Из бочки ветряк: Как сделать ветряк из бочки в домашних условиях

Содержание

Как сделать ветряк из бочки в домашних условиях

Даже из обычной металлической бочки можно своими руками сделать ветряк для дачи или загородного дома. В качестве генератора можно использовать двигатель автомобиля.

Любой человек, которому хотя бы раз в жизни посчастливилось пройти под парусами, знает не понаслышке, что представляет собой сила ветра. Если ветер сильный, то он вполне способен вырвать из рук шкот, порвать трубы и даже порвать парус. А штормовому ветру под силу даже перевернуть катер или лодку.

Ветряк из бочкиС помощью ветрогенераторов силу ветра можно использовать для выработки электрической энергии. За пределами нашей страны ветрогенераторы являются вполне привычным атрибутом жизни. Посещая Европу нередко можно увидеть большие мачты-трубы с вращающими на верху пропеллерами.

к содержанию ↑

Устройство и принцип действия

Ветряк имеет довольно простую конструкцию. Он представляет собой колесо, насаженное на трубы определенного диаметра,  оснащенное лопастями и редуктором для передачи крутящего момента. Кроме того необходимо иметь аккумуляторную батарею и инвертор, который служит для преобразования постоянного тока в переменный. В таком случае это устройство носит более солидное название — ветрогенератор.

Когда ветер вращает такой ветряк, крутящий момент передается через редуктор на вал генератора. Механическая энергия вращения превращаться в электрическую. Мощность ветрогенератора находится в прямо пропорциональной зависимости от размеров ветряного колеса, среднего значения скорости ветра и высоты мачты. Диаметр лопастей варьируется в диапазоне от 50 см до 6 м.

Построить ветряк даже небольших размеров непросто. Это касается в основном тех ветрогенераторов, которые имеют горизонтальную ось вращения. Ветрогенераторы с вертикальной осью вращения значительно дешевле и проще.

к содержанию ↑

Выбор материалов

Бочка для ветрогенератораВ домашних условиях вертикальный ветрогенератор можно сделать из бочки объемом 50-100 л. Можно взять бочку из стали или алюминия. Как правило подобные бочки делают из очень качественного и прочного металла, обеспечивающего им прочность и жесткость. Стоимость одной такой бочки невысокая. Для ветряного генератора подойдут и пластмассовые бочки.

На то чтобы из обычной бочки вырезать ветряк уйдет пару часов. Нужно сделать аккуратные прорези на боковых поверхностях бочки. После чего задние и передние кромки лопастей отгибаются на необходимый угол. Угол должен быть вполне разумным. Иначе впоследствии возможны резкие порывы ветра, погнутся трубы и ветрогенератор выйдет из строя.

При необходимости, форму лопастей можно подрихтовать деревянным молотком. Количество лопастей можно делать на свое усмотрение, но не меньше двух. Получившийся ветряк необходимо насадить на вертикально установленные трубы.
Схема для сборки ветряка из бочки
Ветряк готов. Теперь механическую энергию нужно превратить в электрическую. В качестве электрического генератора подойдет генератор автомобиля. Диаметр ротора следует выбирать с обязательным учетом скорости ветра. Чем больше прогнозируемая сила ветра, тем больше должен быть диаметр ротора.

Фрагмент бочки представляет собой лопасть в готовом виде. Такие лопасти можно соединять винтовым или заклепочным соединением. Форма лопастей может быть разной. Места, предназначенные для болтового соединения, необходимо вымерять очень точно. Иначе потом придется помучиться с регулировкой вращения.

к содержанию ↑

Установка

Когда ветряк будет готов, его необходимо установить. Для этого заливается фундамент для 3-х точек, к которым будут крепиться трубы основной конструкции. При его заливке необходимо учитывать особенности грунта и климатические условия. После того как бетон хорошо застынет, можно устанавливать мачту с ветряным колесом. Основание мачты можно вкопать на необходимую глубину в грунт с обязательным последующим укреплением ее с помощью растяжек.

к содержанию ↑

Подключение

Схема соединения ветряка с роторомНа заключительном этапе необходимо подсоединить все провода к электрогенератору и собрать электрическую цепь. Сам генератор крепится непосредственно к мачте. В цепь генератора следует подключить аккумулятор. Нагрузка должна подключаться проводами с сечением не менее 2,5 кв.мм. Если возникнет в этом необходимость, то можно поставить преобразователь постоянного тока в переменный. Для регулировки скорости вращения ветряного колеса можно поэкспериментировать с изгибом лопастей.

Следует учесть, что даже если ветрогенератор будет собран и настроен правильно, при неправильном выборе высоты его установки эффективность выработки электрической энергии будет стремиться к нулю. Если ветряк будет иметь высоту мачты 18-20 м, скорость ветра в среднегодовом значении может быть увеличена на 20-30%. Это значит, что выработка электроэнергии увеличится в полтора-два раза.

к содержанию ↑

Предостережения

Любой ветрогенератор является механическим прибором. При его использовании необходимо соблюдать меры предосторожности. Даже слабо вращающиеся лопасти, вырезанные из бочки, могут нанести очень сильный удар. А если кромки лопастей будут иметь заусеницы или острые края, то такой удар может оказаться даже смертельным.

Ветряк регулярно следует проверять внешним осмотром и осматривать его вращающие детали на наличие повреждений и отсутствие ржавчины. В зимнее время лопасти и несущие трубы необходимо очищать от снега и льда во избежание их отрыва.


Оцените статью:

Схема соединения ветряка с ротором Загрузка…

Поделитесь с друзьями:

Ветряк из бочки своими руками: легко собрать, удобно использовать

Ветер обладает огромной разрушительной силой, которую, при грамотном подходе, можно использовать в мирных целях. Например, для получения бесплатной электроэнергии с помощью ветрогенератора – несложного по конструкции устройства, неизменно демонстрирующего высокую эффективность и соответствие требованиям безопасности. Обычному ветряку вполне под силу обеспечить электроэнергией небольшой дом или один-два энергоемких прибора. Чтобы не тратить деньги на покупку ветрогенератора через Интернет, попробуйте собрать его своими руками из металлической бочки. Тем более что эта задача не требует крупных расходов и много времени на установку и настройку ветряка.

Ветрогенератор из бочки: особенности самостоятельного изготовления устройстваВетрогенератор из бочки: особенности самостоятельного изготовления устройства

Как работает ветряк из бочки

Конструкция устройства проста: на трубу насажено колесо с лопастями, которое приводится в движение силой ветра. Для передачи крутящего момента на вал генератора в устройство встроен редуктор. Инвертор преобразует постоянный ток в переменный, который затем подается к точкам потребления – подключенным в сеть приборам и бытовой технике. При условии взаимной сочетаемости элементов по рабочим параметрам такой ветряк из бочки на удивление работоспособен, поставляя на объект необходимое количество электроэнергии и снимая часть нагрузки на сеть.

Принцип действия ветрогенератора основан на вращении лопастей, запускаемых в действие ветром средней или значительной силы. Через редуктор вращение передается на вал генератора, где происходит трансформация механической энергии в электрическую. Мощность устройства определяют такие параметры, как размер колеса с лопастями, сила ветра и высота мачты. Чем выше перечисленные параметры, тем мощнее конструкция ветряка, и тем больше электроэнергии поступает на объект к конечному потребителю.

В зависимости от направления вращения различают ветрогенераторы с вертикальной или горизонтальной осью вращения. Сконструировать первые значительно проще и дешевле, поэтому ниже будет рассмотрен именно этот вариант.

Из каких материалов собрать своими руками ветряк из бочки

Лопасти ветрогенератора могут иметь размеры от 50 см до 6 м. Для их изготовления вполне достаточно обычной металлической бочки объемом 50-100 л из стального или алюминиевого сплава. Как правило, конструкции таких бочек имеют значительную прочность и жесткость. Тем более что их нередко применяют для транспортировки горюче-смазочных материалов, где использование прочной тары обусловлено требованиями техники безопасности. Также потребуется труба для установки лопастной конструкции, генератор автомобиля, крепежи и металлический профиль небольших размеров для взаимного крепления элементов ветряка.

Последовательность изготовления вертикального ветряка из бочек

На первом этапе необходимо изготовить и установить лопасти. Для этого на боковой поверхности бочки делаются вертикальные прорези по количеству элементов. Так, если их планируется четыре, выполняется пять разрезов на расстоянии, равном ширине лопасти. Округлая поверхность каждого элемента требует дополнительного улучшения для приобретения требуемых аэродинамических характеристик. Поэтому передний и задний срез лопастей немного изгибается, чтобы ускорить вращение конструкции. Здесь важно не переусердствовать, чтобы при сильном ветре ветряк не погнулся от огромной нагрузки и не слетел с креплений.

Последовательность изготовления вертикального ветряка из бочекПоследовательность изготовления вертикального ветряка из бочек

Если форма лопастей требует некоторой корректировки, ее можно выполнить деревянным молотком, слегка постукивая по гибкому металлу. Количество вращающихся элементов может составлять от двух до шести, в зависимости от желаемой мощности устройства. Готовые лопасти устанавливают на колесо, надежно фиксируют винтовым или заклепочным соединением. Затем конструкцию надевают на заранее подготовленную металлическую трубу, установленную вертикально. Важно тщательно рассчитать количество и расположение точек крепления, чтобы упростить последующую настройку вращения ветряка.

Последовательность изготовления вертикального ветряка из бочекПоследовательность изготовления вертикального ветряка из бочек

Для превращения механической энергии вращения лопастей в электрическую будет использован автомобильный генератор с ротором, соответствующим средней силе ветра. Чем выше его скорость, тем больше должен быть диаметр ротора. Все перечисленные элементы подключают и проверяют в работе, раскрутив лопасти. Важно протестировать ветряк до момента установки, чтобы сразу внести в конструкцию необходимые изменения и монтировать полностью работоспособное устройство.

Установка вертикального ветряка из бочек

Монтаж готового генератора выполняется на прочном бетонном фундаменте с фиксацией в трех точках для максимальной устойчивости конструкции. Важно выбрать для установки ровное место с плотным стабильным грунтом, не склонным к осыпанию. Значение также имеют климатические условия региона, в частности – сила и направление ветра. После застывания бетона можно устанавливать мачту – вкопать ее в грунт и надежно зафиксировать растяжками.

Чтобы получить максимальное количество ветровой энергии, требуется поднятие мачты на высоту до 20м. Такое решение позволяет ветрогенератору работать в условиях ветра на 20-30% сильнее, чем на уровне земли. Таким образом, количество выработанной электрической энергии удастся увеличить в 1,7-2 раза.

Установка вертикального ветряка из бочекУстановка вертикального ветряка из бочек

Подключение ветряка из бочки

После установки остается подключить устройство к генератору, руководствуясь правилами монтажа электрической цепи. Генератор крепится непосредственно к мачте, где установлен ветряк, и к нему подключается аккумулятор для накопления и «хранения» выработанной электроэнергии. Для исключения короткого замыкания монтировать ветряк необходимо с применением проводов сечением от 2,5 кв.мм и выше. Если рабочие параметры устройства при тестировании оказались ниже, можно подключить в цепь преобразователь постоянного тока в переменный.

Обратите внимание

Сила вращения генератора при среднем и сильном ветре достаточно велика. Поэтому находиться возле работающего устройства небезопасно. Удар лопасти может быть очень сильным и причинить серьезные травмы. Кроме того, важно тщательно обработать металлические края лопастей, чтобы на них не было острых заусенцев и углов.

Особое значение для работоспособности устройства имеет его периодический осмотр на предмет ослабевания крепежей и разрушения металлических элементов под действием коррозии. Зимой необходимо тщательно очищать лопасти от снега и наледи, чтобы значительная весовая нагрузка не стала причиной их деформации и отрыва от колеса.

Ветряк из бочек своими руками фото и описание




Интересный на мой взгляд ветрогенератор вертикального типа, особенность в применении открывающихся лопастей на ветру и центробежных подвесных грузов, которые регулируют максимальные обороты, тем самым ограничивают вращение ротора при высоких скоростях ветра. Информация о этом ветряке взята из канала на ютюбе, автор Валера Жарков — www.youtube.com/watch?v=mQsd55fi4pg.


Лопасти сделаны из железных бочек, по краям площадь лопастей увеличина полосами из оцинкованной жести, которые прикреплены на алюминиевые заклепки. Рама сварная из профильной трубы, ветрогенератор установлен на высоте 3.5м от земли.

>

Генератор сделан из асинхронного двигателя 2,2кВт, привод ременной. Ротор двигателя переделан на неодимовые магниты. В данном виде ветрогенератор на малом ветру 3-4м/с дает ток зарядки на аккумулятор 1-2 Ампера. Ветряк тихоходный, не шумит, страгивается на ветру около 3м/с, но далее может продолжать крутится пока ветер совсем не стихнет.

>

>

>

Грузы подвешены на цепочках, шума при работе не издают, чтобы закрывающиеся лопасти не стучали по раме, к краям приделаны амортизирующие резинки. Смысл работы такой, при слабом ветре лопасти выходя на ветер раскрываются натягивая грузы, а заходя под ветер они закрываются уменьшая свою парусность. А при большом ветре грузы за счет центробежной силы прикрывают лопасти и мощность ветряка дальше не растет. В этом как-бы и защита от излишней мощности генератора и защита от ураганного ветра.

>

>

Кроме ветряка так-же имеется солнечная панель на 100ватт, поликристаллическая, максимально выдает около 5 Ампер на зарядку аккумуляторов, на солнце работает очень хорошо, дает энергии намного больше чем этот ветрогенератор на слабом ветру, толку от солнца явно больше чем от ветра. Таких бы панелей еще 2-3штуки и энергии бы хватало по минимуму на весь дом во время перебоев в электросети.

>

Ветряк и солнечная панель заряжают два автомобильных аккумулятора емкостью по 190Ач, АКБ соединены в параллель, то-есть система на 12в.

>

Контроллер для зарядки гибридный, может работать как с ветряком, так и с солнечными панелями, излишки энергии при полном заряде сбрасываются на балластные тэны. На лицевой стороне контроллера имеется принудительный электро тормоз ветрогенератора, которым можно закорачивать обмотки генератора, тем самым останавливая ветрогенератор.

>

Так-же есть и бензогенератор на 6кВт, на случай отключения электроэнергии когда аккумуляторы разряжены. Вообще емкости аккумуляторов хватает всего на 3 часа работы всех приборов в доме, это конечно совсем не много, но позволяет пережить отключения электроэнергии, и если экономить, то на свет надолго хватает. Солнечная панелька одна заряжает аккумуляторы примерно за два дня, если дует ветер, то зарядка происходит значительно быстрей.


В системе так-же имеется инвертор 12/220вольт, мощностью 2кВт, правда синусоида модифицированная, лучше брать с чистой синусоидой так-как некоторые приборы могут неправильно работать например гудеть и перегреваться асинхронные двигатели.

>

Систему конечно надо наращивать, но пока на это денег нет, а все это стоит дорого. Ветрогенератор надежд не оправдал, хоть и большой, а толку мало от него. Его нужно раз в пять больше чтобы на слабом ветру иметь заметную отдачу, а так, на небольшом ветре всего пара ампер с него идет. Солнце получается намного эффективней и дешевле, да и проще.

Ветрогенератор из металической бочки

Конструкция — общий взгляд

Ветрогенератор конструктивно представляет собой ветроколесо с лопастями, редуктор (механизм, преобразующий и передающий крутящий момент), установленный на мачте ветрогенератор, аккумуляторную батарею и инвертор (устройство для преобразования постоянного тока в переменный ток).

Принцип работы

Энергия ветра вращает ветровое колесо с лопастями, крутящий момент передаётся через редуктор на генераторный вал. Таким образом осуществляется превращение механической в электрическую энергию.

Рабочая мощность ветрогенератора прямо пропорциональна размерам ветроколеса, средней скорости ветра и высоте мачты. Как правило, диаметр лопастей ветрогенератора варьируется от 0.5 до 60+ метров.

Применение ветрогенераторов

Ветрогенераторы могут применяться в самых разных местах. Это могут быть открытые и доступные в плане ветра территории, поля, мелководье, острова, горы.

Экономическая выгода ветрогенератора

Использование ветрогенератора экономически выгодно в местности, где среднегодовая скорость ветра не меньше 4 м/с. Чтобы узнать, какова средняя скорость ветра в вашей местности, изучите «Карту ветроресурсов России». Ветрогенератор начинает работу при начальной ветровой скорости от 2 м/с, начинают заряжаться батареи уже можно потреблять электроэнергию.


Ветрогенераторы и сеть

Большинство ветрогенераторов относятся к сетевым турбинам. Это значит, что они работают только при наличии внешней электрической сети ( централизованной или локальной — к примеру, с помощью дизель-генератора). Это объясняется нестабильностью ветрового потока. Сеть в качестве источника электрической мощности выполняет стабилизирующий эффект.

Главное условие использования сетевых ветрогенераторов: мощность сети должна превышать мощность ветродвигательной установки в 1.8 раза. Для больших мощностей используют несколько ветроэнергетических станций, работающих параллельно с сетью.

Ветрогенератор можно использовать и как резервный источник энергии, но при хорошем ветропотенциале экономичнее использовать его в качестве основного источника. В этом случае электросеть подключают через автоматический ввод резерва в качестве запасного источника питания.

Принцип работы ветрогенератора

Мощные потоки ветра вращают лопасти ветрогенератора. Образуется энергия вращения, которая затем передается через ротор на мультипликатор, вращающий электрический генератор (асинхронный или синхронный). Существуют конструкции ветрогенераторов, где не устанавливается мультипликатор для существенного увеличения их производительности.

Ветрогенератор можно сделать самостоятельно или приобрести уже готовый.

Ветродвигатели могут работать по одному, так называемый единичный комплекс, или группами, образуя ветропарк. Один или несколько ветродвигателей могут работают одновременно с дизель-генераторами для экономии расходов на топливо.

Сборка ветрогенератора своими руками

Тип генератора

Выбирать придется между горизонтальным или вертикальным (роторным) типом ветродвигателя.

Более простым вариантом будет установка вертикального ветрогенератора. У него выше коэффициент съёма ветра, а его балансировка значительно легче.

Мощность генератора

Чем мощнее выбранный вами генератор, тем больше вес и диаметра ветроколеса. Соответственно возрастает сложность его балансировки и закрепления.

Расчёт конструкции

Перед созданием устройства подумайте, сможете ли вы в точности воспроизвести точные заводские детали, или найти им достойную замену. Если нет — не стоит начинать.

Аккумуляторные батареи

Не стоит использовать автомобильные аккумуляторные батареи.

Минусы:

  • Недолговечность;
  • Взрывоопасность;
  • Потребность в частом уходе.

Лучше выбрать герметические аккумуляторы:

  • Созданы специально для нужд альтернативной энергетики;
  • Стоит два-три раза дороже;
  • Срок службы вырастет до 10 лет.

Возможные ошибки

  • Неприспособленность к работе в зимних и летних условиях;
  • Уязвимость к ураганным ветрам;
  • Несоблюдение какой-либо технической мелочи, приводящее к деструкции всего устройства.

Сборка роторного ветрогенератора на 2 КВт (при скорости ветра 10 м/с)

Комплектующие

  • генератор 12V — 15 у.е.;
  • ротор 1.5 м — 40 у.е.;
  • аккумулятор 12V (кислотный или гелиевый) — 15 у.е. автомобильный, 40 у.е. альтернативный;
  • металлическое большое ведро или бочка (нержавейка или алюминий) — 5 у.е.,
  • контроллер заряда, чтобы заряжать аккумулятор — 15 у.е.;
  • реле лампы заряда (например, автомобильное) — 3 у.е.;
  • полугерметичный выключатель (кнопка) на 12V — 2 у.е.;
  • вольтметр (например, от любого измерительного устройства или автомобильный) — 3 у.е.;
  • наружная большая доза (распределительная коробка для присоединения проводов, а также легкого доступа ко всем соединениям) — 5 у.е.;
  • мачта с высотой от 1 до 10 метров — 35-70 у.е.;
  • провода (4 квадрата с сечением) — 5 у.е.;
  • четыре болта М6 — 3 у.е.;
  • пара больших хомутов или моток нержавеющей проволоки (крепление к мачте) — 7 у.е.;

Необходимый инструмент: ключи, дрель со сверлами, отвертка, кусачки и т.п.

Ход работ

Мачта

Перед установкой всей конструкции заливаем трехточечный фундамент соответствующего объема, учитывая нюансы климата и грунта. Мачта с ветродвигателем устанавливаем после достижения бетоном максимальной прочности (неделя). Менее надёжный вариант — зарываем мачту в грунт на полметра и используем растяжки.

Ротор

После этого нужно сделать ротор и переделать шкив (фрикционное колесо с ободом или канавкой по окружности, которое передаёт движение приводному ремню или канату) генератора. Диаметр ротора выбираем, исходя из среднегодовой скорости ветра. При скорости до 6-7м/с эффективность ротора 5м больше, чем у ротора на 4м.

Лопасти

Бочку поделим на 4 равные части с помощью рулетки и маркера, затем будущие лопасти вырезаем ножницами по металлу или болгаркой. Далее её крепим к генератору болтами к шкиву и днищу. Места для болтов нужно вымерить очень точно, чтобы потом не мучиться с регулировкой вращения. На бочке отгибаем лопасти, но в разумных пределах, чтобы избежать резких порывов ветра.

Соединение

Присоединяем провода к генератору и собираем цепь в дозе. Крепим генератор к мачте, а провода к мачте и генератору. Затем соединяем в цепь генератор и подсоединяем в цепь аккумулятор (длина проводов не более метра). Подключаем нагрузку с помощью проводов (сечение провода до 2.5 мм). По желанию можно установить инвертор 12-220 В на 700-1000 Вт. Скорость вращения ветрогенератора задаётся изгибом лопастей.

За 4-5 часов всё устройство будет собрано. Такого ветрогенератора хватит для полного энергообеспечения загородной дома или дачи.

Увеличение выработки энергии

Учтите, что повышение мачтовой высоты до 18-26м повышает среднегодовую скорость ветра на 15-30%. Выработка энергии увеличивается в 1,3-1,5 раз. К этому приёму прибегают при скорости ветра ниже 4м/с. Высокая мачта устраняет влияние деревьев и построек.

Диаметр ротора выбирают по среднегодовой скорости ветра. По факту, до 6-7 м/с выработка ротора 3 м выше, чем у ротора 2 м. При стандартных среднегодовых скоростях выработка выравнивается.

Такого ветрогенератора хватит для полного энергообеспечения загородной дома или дачи.

Покупка ветряка

Если вы не в состоянии сами сделать ветрогенератор, его можно приобрести. Наиболее популярными являются фирмы Winder, EuroWind, WindElectric, ВЭУ.

Рассмотрим конкретно случай приобретения ветрогенератора Winder Malard 800.

Конструкция лопастей даёт возможность выдерживать сильные ветра.При штормовом ветре скоростью до 35 м/с выработка энергии составляет до 1800 Вт.

Технические характеристики модели:

  • Ветрогенератор рассчитан на 125 тысяч часов работы. Элементарная схема позволяет собрать ветряк самому в домашних условиях. Страна-производитель — США. Гарантия на 1 год
  • Мощность устройства при скорости ветра в 3 м/с — 750 Вт. Скорость, при которой начинается вращение ротора — 2,5 м/с. Все лопасти сделаны из углеродного волокна. Роторный диаметр составляет 150 см.

Комплектация:

  • 6 лопастей из углеволокна;
  • Ветротурбина;
  • Ротор;
  • Крепления;
  • Хвост.

Стоимость ветрогенератора Winder Malard 800 составляет 885 евро, собирается за два часа.   

Срок окупаемости ветряков составляет 5-7 лет. При постоянных отключениях, а также при отсутствии электросети срок окупаемости составит от 3 до 5 лет.

Следует каждый год проводить тщательный осмотр всего устройства:

  • Смазывать все движущиеся части;
  • Подкручивать болты и все электрические соединения;
  • Проверять все механизмы на отсутствие коррозии механизма и на ослабление растяжек;
  • Контроль возможных повреждений лопастей (лопасти и подшипники необходимо менять каждые 7-10 лет).

Самый часто встречающийся вид поломки ветряка — отрыв лопасти. В зимнее время на лопастях ветрогенератора часто образуется лёд. Чтобы обезопаситься от несчастных случаев и травм, почаще осматривайте и очищайте лопасти турбин.

виды ветряков, обслуживание, выбор лопастей и генератора, мощные модели и парусники

Возрастание потребностей населения в электроэнергии вынуждает изыскивать дополнительные возможности. Действующие электростанции обеспечивают потребителей только в пределах доступности, жители отдаленных и труднодоступных регионов зачастую лишены возможности подключения к сетевым ресурсам.

Решением проблемы становятся местные генераторы, действующие на бензине или дизельном топливе. Они требуют постоянных расходов, запаса топлива, запчастей. Альтернативой становятся ветрогенераторы, имеющие массу преимуществ перед традиционными источниками энергии.

Законность установки ветрогенератора

Частные ветрогенераторы мощностью до 1 кВт приравниваются к бытовым электроустановкам, поэтому каких-либо разрешений или документов на право использования не требуется. Однако, возможны сложности другого порядка. Например, установка, создающая шум, способна доставлять неприятные ощущения для соседей.

Возможны различные местные нормативы на использование ветроустановок, о которых следует узнать заранее, чтобы не оказаться в неприятной ситуации. Например, существуют ограничения по высоте мачты (до 15 м) или иные требования.

Какой нужен генератор?

Генератор — основное устройство комплекса, непосредственно вырабатывающее электроток. Его мощность определяет параметры всей установки. Выбор генератора производится путем подсчета мощности всех потребителей в доме или на участке. Суммарная мощность увеличивается на 15-20 %, а иногда и больше. Это необходимо на случай возникновения непредвиденных обстоятельств, появления в доме новых устройств.

Выбор по ветру

Ветер — источник энергии. Он достается бесплатно, но не всегда имеется в наличии. Прежде, чем приобретать или строить ветряк, следует подробно ознакомиться с метеорологической ситуацией в регионе. Важно выяснить направления, преобладающие скорости ветра, частоту и силу шквальных порывов, ураганных проявлений. Эти знания позволят определиться с типом ветряка, условиями работы оборудования и потребностями в защите.

Россия имеет преимущественно слабые и средние ветра в большинстве регионов, но для отдаленных или труднодоступных районов нередки более мощные атмосферные проявления, требующие от пользователя обладания полной информацией по силе и направлению потоков.

Собираем ветрогенератор своими руками: законность установки, безопасность и выбор оборудования по ветру

Собираем ветрогенератор своими руками: законность установки, безопасность и выбор оборудования по ветру

О безопасности

Вопрос безопасности использования ветрогенератора непрост. Лопасти ветряка при высоких скоростях и больших размерах способны причинить серьезные травмы, вплоть до летального исхода. Кроме того, высокие мачты опасны при возникновении сильного ветра, поскольку могут опрокинуться на жилые дома, людей, оказавшихся поблизости, причинить вред имуществу или постройкам.

При этом, большинство противников ветроэнергетики находят проблемы не там, где они есть. Существует масса утверждений о вреде устройств:

  • наличие шума
  • вибрация
  • мерцающая тень, способствующая нервно-психическим расстройствам
  • магнитный фон
  • помехи радио- и телевизионным приемникам
  • непереносимость установок животными, опасность для птиц

Большинство из этих утверждений — следствие надуманных противниками автономных источников питания аргументов. Они имеют место, но величина проблем настолько не соответствует действительности, что эти проблемы попросту не заслуживают времени на обсуждение. Если ветрогенераторы и представляют опасность, то лишь для представителей ресурсоснабжающих компаний, не желающих терять клиентов.

Тем не менее, мощные промышленные установки, использующиеся в составе крупных электростанций, способны создавать неудобства для жителей, что доказано в американском суде. Ветряки продуцировали инфразвук, вызывавший расстройства здоровья у индейцев, живших в резервации на расстоянии 200 км. Однако, учитывая размеры и мощность частного ветряка, говорить о вреде от него незачем.

Вертикалки

Ветряки с вертикальной осью вращения являются наиболее подходящей для самостоятельного изготовления группой устройств. Они имеют простую, понятную конструкцию. Не нуждаются в большом количестве узлов вращения, нетребовательны к направлению ветра. Возможности этой группы породили большое количество вариантов конструкции, некоторые из которых следует рассмотреть подробнее.

ВС

Ветрогенератор Савониуса — одна из наиболее старых разработок, увидевших свет в 20-х годах прошлого столетия. Устройство состоит из двух лопастей достаточно большой площади, изогнутых в продольном направлении. В поперечном сечении они напоминают латинскую букву S. При этом, они слегка сдвинуты друг к другу, несколько перекрывая рабочие стороны.

При воздействии потока ветра одна из лопастей получает усилие на рабочую часть, а вторая — на обратную сторону. Форма лопасти способствует рассечению потока, часть которого уходит в сторону, а другая часть соскальзывает на рабочую поверхность второй лопасти, увеличивая вращающий момент.

На основе конструкции Савониуса разработано множество моделей ветряков с увеличенным количеством лопастей, большей эффективностью и чувствительностью к слабым ветрам.

Дарье

Конструкция Дарье была предложена почти одновременно с ротором Савониуса. Ее основа — лопасти, имеющие форму крыла самолета и расположенные вертикально по касательной к окружности вращения. Требуется нечетное число лопастей, иначе возникнет чрезмерно высокое уравновешивающее усилие. Подъемная сила лопастей способствует возникновению высокой скорости вращения, превышающей этот показатель в 3-4 раза по сравнению с ротором Савониуса.

Математического описания работы устройства до сих пор не имеется, но разработки, выполненные на основе конструкции, существуют и постоянно пополняются. Существует большое количество моделей частных ветрогенераторов с мощностью, достаточной для обеспечения небольшого дома.

Ортогонал

Ортогональные конструкции являются наиболее эффективными из всех базовых моделей вертикальных ветряков. Они обладают высокими скоростями, чувствительностью, производительностью. Конструкция состоит из нескольких лопастей (обычно три и больше), расположенных на некотором расстоянии от оси параллельно ей. Рассмотренный выше ротор Дарье — один из представителей ортогональных устройств. К недостаткам можно отнести высокие нагрузки на узел вращения, способствующие быстрому выходу из строя движущихся деталей.

Собираем ветрогенератор своими руками: законность установки, безопасность и выбор оборудования по ветру

Собираем ветрогенератор своими руками: законность установки, безопасность и выбор оборудования по ветру

Геликоид

Геликоидные конструкции созданы на основе базовой модели ортогонального типа, но со значительными изменениями геометрии лопастей. Они изогнуты по окружности вращения, получив форму, приближенную к спиральной. В результате достигается значительная стабилизация вращения, снижается износ движущихся элементов, конструкция в целом приобретает долговечность, прочность и надежность.

Более плавный режим вращения обеспечивает равномерную выработку электрического тока, что позволяет использовать устройства для прямого питания некоторых потребителей (осветительных устройств, насосов и т.д.). Для самостоятельного изготовления конструкция представляет достаточно трудную задачу из-за сложной геометрической формы лопастей.

Бочка-загребушка

Это — «народное» название многолопастного карусельного (вертикального) ветрогенератора. Устройство имеет хороший баланс, эффективно захватывает поток ветра, низкий уровень шума. Для желающих попробовать силы в изготовлении ветряк своими руками этот вариант конструкции рекомендуется как один из базовых типов конструкции. Лопасти делаются из листовой оцинкованной стали, разрезанных вдоль бочек или иного подручного материала.

Каркас — сваривается из металлического профиля — уголка, трубы и т.п. Особенность устройства в его неуязвимости для сильных порывов ветра — вокруг крыльчатки при усилении потока образуется вихревой кокон, препятствующий проникновению ветра внутрь крыльчатки. Поток просто обтекает устройство, как трубу.

Ветрогенератор Ленца

Особенность конструкции Ленца состоит в использовании вместо подшипников сильных неодимовых магнитов. Они удерживают узел вращения в «подвешенном» состоянии, что обеспечивает легкость вращения. Отсутствие трения способствует высокой долговечности оборудования. Показатели весьма впечатляющие — старт вращения происходит при скорости ветра от 0,17 м/с, а на номинальную производительность ветряк выходит уже при 3,4 м/с.

Ротор Бирюкова

Изобретение Бирюкова появилось в 60-х годах прошлого века. Особенностью конструкции является устройство ротора, имеющего два «этажа» с разным строение лопастей. КПД ветряка, заявленный изобретателем, составляет 46 %, что для подобных устройств вертикального типа весьма привлекательно.

Ротор стартует как обычное устройство Савониуса, но при наборе скорости образуется воздушная подушка из завихрений, изменяющая профиль крыльчатки на более выгодный при данном режиме вращения. Усиление ветра способствует образованию вихревого кокона, который заставляет поток обтекать его словно монолитную преграду.

Лопастники

Ветряки с горизонтальной осью вращения имеют большую эффективность, так как энергия потока ветра используется только на рабочих поверхностях, не контактируя с обратными сторонами лопастей. При этом, критически важно наличие устройства, автоматически устанавливающего для ветряка направление по ветру. Обычный вариант — свободно вращающийся вокруг вертикальной оси ветряк и хвостовой стабилизатор как у самолета.

Лопасти

Лопасти горизонтального ветряка являются основным элементом крыльчатки, принимающим поток и преобразующим его во вращательное движение. Эффективность работы обусловлена конструкцией и размерами.

Аэродинамика лопастей зависит от угла наклона, конфигурации, площади соприкосновения с потоком. Чем выше площадь контакта, тем большую энергию принимает поверхность, что имеет положительные и отрицательные стороны. Возрастание получаемой энергии способствует повышению фронтального давления на ветряк, способствующего разрушению конструкции.

Генератор

Генератор — устройство, преобразующее энергию вращения в электрический ток. Наряду с ротором, генератор для ветряка является основным узлом, который обслуживается всеми остальными элементами установки. Используются готовые конструкции, входящие в состав комплекта поставки или приобретенные отдельно, а также самодельные образцы, зачастую работающие лучше заводских.

Аварийный флюгер

Так среди специалистов принято называть устройство увода крыльчатки от чрезмерно сильного ветрового потока. Вращение, имеющее скорость, превышающую расчетную, создает ток большей силы и напряжения, чем это рассчитано и не нужен для оборудования.

Для исключения таких ситуаций существуют устройства торможения, одно из которых работает на принципе авторегулирования. Перпендикулярно направлению оси устанавливается специальная лопатка, жестко соединенная с ротором.

Хвостовой стабилизатор крепится к ротору через шарнир с пружиной. Когда ветер достигает слишком высокой скорости, усилие на тормозной лопатке превышает силу пружины, ротор отворачивается от ветра и прекращает вращаться со слишком высокой скоростью.

Токосъемник

Устройство подвода или, в нашем случае, съема электроэнергии — коллектор — достаточно капризный узел, требующий регулярного ухода, смазки, замены щеток и т.д. Процедура не самая простая, так как ветряк расположен на мачте, до аппаратуры надо еще добраться, что непросто. Необходимо иметь достаточно надежный и безопасный механизм опускания мачты, иначе аппаратура долго не продержится.

Собираем ветрогенератор своими руками: законность установки, безопасность и выбор оборудования по ветру

Собираем ветрогенератор своими руками: законность установки, безопасность и выбор оборудования по ветру

Лопастной ветрогенератор + солнечная панель для электроснабжения дачи

Идея совмещать солнечные батареи с ветрогенераторами возникла практически с первых дней появления этих конструкций. Привлекают абсолютно дармовая энергия ветра и солнца, которые нуждаются только в оборудовании для захвата и преобразования. Оба комплекса вполне могут работать в связке, дополняя друг друга.

Нет ветра — используются солнечные батареи, зашло солнце — энергию дает ветряк. Для дачного домика, загородного коттеджа подобные комплексы способны обеспечить если не полноценное, то весьма обильное дополнительное электропитание, помогающее сэкономить на электроэнергии немалые суммы.

Своими руками

Приобретение готового ветрогенератора не по карману большинству пользователей. Кроме того, стремление мастерить разные механизмы и приспособления неискоренимы в народе, а если появляется еще и насущная необходимость — решение вопроса однозначно. Рассмотрим, как сделать ветрогенератор своими руками.

Простейший ветрогенератор для освещения дачи

Самые простые конструкции используются для освещения участка или питания насоса, подающего воду. В процессе участвуют, как правило приборы потребления, не боящиеся скачков напряжения. Ветряк вращает генератор, напрямую подключенный к потребителям, без промежуточного комплекта, стабилизирующего напряжение.

Ветряк своими руками из автомобильного генератора

Генератор от автомобиля является оптимальным вариантом при создании самодельного ветряка. Он нуждается в минимальной реконструкции, в основном — перемотке катушки более тонким проводом с большим числом витков. Модификация минимальна, а полученный эффект позволяет использовать ветряк для обеспечения дома. Понадобится достаточно скоростной и мощный ротор, способный вращать устройства с большим сопротивлением.

Ветрогенератор из стиральной машины

Электродвигатель от стиральной машины часто используют для создания генератора. Оптимальным вариантом является установка на ротор сильных неодимовых магнитов, обеспечивающих возбуждение обмоток. Для этого необходимо просверлить в роторе углубления, диаметром равные размеру магнитов.

Затем они устанавливаются в гнезда с чередованием полярности и заливаются эпоксидкой. Готовый генератор устанавливается на вращающуюся вокруг вертикальной оси площадку, на вал насаживается крыльчатка с обтекателем. Сзади к площадке крепится хвостовой стабилизатор, обеспечивающий наведение устройства.

Мощные модели

Самостоятельное изготовление мощных моделей ветрогенераторов требует больших усилий и теоретической подготовки. Прежде всего, требуется создание мощного генератора, требующего расчетов, правильной сборки, использования качественных материалов. Кроме того, надо сделать ротор, действующий при слабых ветрах, но способный создавать достаточное усилие для генератора. Также потребуются соответствующие устройства обработки электротока, каркас, мачта и прочие элементы конструкции и электроники.

Ветрогенератор мощностью более 1 киловатта

Ветряки подобной мощности имеются в продаже. Покупка установки позволяет получить готовое устройство с заранее известными параметрами, изготовленное из соответствующих материалов. Цены на такое оборудование начинаются от 30000 руб, что доступно не каждому пользователю.

Кроме того, потребуется сопутствующая электроника, аккумуляторы и прочая аппаратура, что увеличит расходы примерно вдвое. Дороговизна установок является основной причиной распространения моделей ветряков, сделанных своими руками.

Собираем ветрогенератор своими руками: законность установки, безопасность и выбор оборудования по ветру

Собираем ветрогенератор своими руками: законность установки, безопасность и выбор оборудования по ветру

Вертикальный ветряк своими руками (5 квт)

Существует несколько вариантов изготовления устройство такой мощности:

  • роторная конструкция
  • цепочка парусных крыльчаток, установленных последовательно
  • использование аксиального генератора на неодимовых магнитах

Выбор наиболее удобного варианта зависит от степени подготовки и технической базы пользователя.  Рекомендуются вертикальные конструкции, независимые от направления ветра и не нуждающиеся в установке на высокие мачты.

Наиболее удачно отвечают требованиям карусельные многолопастные конструкции на основе ротора Савониуса. Существуют и промышленные установки такого класса, приобретение которых ускорит решение вопроса и позволит получить профессионально изготовленный комплекс с гарантированными параметрами.

Парусники

Парусные ветряки существуют с незапамятных времен. Они представляют собой устройства с большой площадью контакта лопастей и потока ветра, но с малой массой крыльчатки. Это дает существенное уменьшение инерции покоя, позволяющие стартовать при слабых ветрах.

Промышленные ветряки, качающие воду, известны уже более 100 лет. Они имели парусные лопасти с жестким заполнением, обладавшие низким КПД. Со временем были разработаны конструкции с мягким парусом, представляющие собой жесткую рамку с натянутой плотной тканью, одна сторона которой свободна и образует естественным образом специфический профиль. В результате получается крыльчатка с большой площадью, малым весом, простая в изготовлении и удобная в эксплуатации. Парусные конструкции успешно используются в разных условиях и обеспечивают энергией различные типы потребителей.

Самодельный генератор

Изготовление самодельного генератора — часто встречающаяся задача, возникающая при сборке ветряка. При создании используются разные методы:

  • использование готового генератора или магнето с внесением некоторых конструктивных изменений
  • создание генератора «с нуля» из подручных материалов

Оба варианта имеют свои плюсы и минусы, выбор делается на основе своих возможностей или предпочтений.

Собираем ветрогенератор своими руками: законность установки, безопасность и выбор оборудования по ветру

Собираем ветрогенератор своими руками: законность установки, безопасность и выбор оборудования по ветру

Мотор для ветряка своими руками

Создание генератора с нуля требует обладания определенными познаниями, навыками работы со слесарными инструментами и опыта изготовления электротехнических устройств. Процесс создания генератора состоит из двух этапов:

  • изготовление ротора. На пластину из фанеры или иного листового материала наклеиваются неодимовые магниты в одинаковом удалении от центра. Полярность магнитов чередуется
  • изготовление статора. Наматываются обмотки числом, кратным 3 (три фазы). Они располагаются на фанерной пластине подобно магнитам ротора и соединяются определенным образом, образуя равномерный сдвиг фазы. Готовый статор заливают эпоксидкой для защиты от влаги, пыли и т.д.
  • производится сборка устройства. На оси укрепляется ротор, ось устанавливается на статор, вся конструкция закрепляется и накрывается защитным кожухом.

Расчеты мощности генератора производятся заранее. Проверка работоспособности проходит обычно сразу после сборки, вращение обеспечивается при помощи подручного устройства (чаще всего, электродрель).

Обслуживание ветрогенератора

Ветряки — довольно надежные устройства, не требующие ежедневного ухода и обслуживания. Многие пользователи свидетельствуют, что их комплекты работают практически без вмешательства человека по 2-3 года. Тем не менее, вращающиеся части изнашиваются, требуют смазки, замены подшипников.

Лопасти крыльчатки выходят из строя и требуют замены. Эти действия выполняются по мере необходимости, владелец учитывает пробег деталей и меняет их по достижении определенного срока наработки. Для промышленных моделей существуют свои режимы обслуживания, указанные в паспорте комплекта.

Рекомендуемые товары

Самодельный ветрогенератор, ветряк,ветряная мельница | ВЕТРОДВИГ.RU

Современные ветрогенераторы стоят подороже дизельных или бензиновых агрегатов подобной мощности, но у них имеется один большущий плюс — за применяемое для питания » топливо » не необходимо выплачивать, так как ветер покуда никто не додумался продавать, в отличие от товаров нефтепереработки. В данной статье мы попробуем обрисовать как самому можно выстроить маленький самодельный ветрогенератор с вертикальной осью вращения( это легче изготовить, чем выстроить своими руками ветрогенератор с горизонтальной осью вращения). Схема такового рукодельного ветрогенератора схожа на схему классического анемометра( устройства для измерения скорости ветра).

Один из главных частей ветрогенератора — это его лопасти, какие можно изготовить, к примеру, из алюминиевой бочки имеет неплохую твердость, или дешевого материала — пластмассовой бочки. Емкость таковой бочки должна быть приблизительно 100 л.( +50 л.), в зависимости от такого, какая мощность ветрогенератора вам нужна, так как емкость напрямую зависит от поперечника и вышины бочки. Выбрав железную или пластиковую бочку сейчас нам необходимо станет рвать из нее легкомысленное колесо, что мы просто создадим за некоторое количество минут с поддержкой обыкновенной болгарки. Сначала мы создадим прорези на побочный поверхности бочки( см. набросок), а потом осторожно отогните передние и задние кромки лопастей на подходящий нам угол.

Количество лопастей ветряного колеса может существовать разнообразной( 2 и наиболее). Как ось ветряного колеса разрешено применять, к примеру, кусок трубы или арматуры. Снять энергию с вертикального ветряного колеса не представляет особенных заморочек, даже без внедрения сварки для соединения деталей. Для передачи энергии разрешено применять, к примеру, ремень, велоцеп или ролик с резиной. Как генератор электроэнергии разрешено применять, к примеру, пригодный по мощности мини-электродвигатель на неизменных магнитах или велосипедный или мотоциклетный генератор. Можно смонтировать обычный раздражитель генератора на неизменных магнитах напрямик на дне бочки или на оси ветряного колеса. Вертикальная методика рукодельного ветряного генератора дозволяет без заморочек осуществить кривошипный устройство и снабдить возвратно-поступательное перемещение исправного механизма.

Например, в кривошипа разрешено » привлекать » поршеньковый или мембранный насос. Не исключается и кулачковая два, к примеру кулачок-бензонасос, или кулачок и прямолинейный электрогенератор, т. е. шпулька — магнит и т. д. и т. п. Можно выдумать очень много вариантов применения старенькых бочек для производства ветрогенераторов, к примеру, см последующие две схемы: а — из одной бочки, б — из 2-ух бочек. Любой отрывок бочки — это уже готовая лопасть ветрогенератора, которую даже не необходимо выгибать. Соединять их разрешено на винтах — саморезах, болтика или заклепках. Нагрузка на подробности в маленьком ветрогенераторе незначительны. Вариантов вырезания лопастей из бочек и соединения их в пространственные конструкции может существовать большое очень много — стороны разрешено кромсать вдоль, поперек и наискосок. Наличие сварочного аппарата делает способности в резцы форы лопастей ветрогенератора безграничными. Из фрагментов бочки разрешено выстроить целый узнаваемый и новейший вид самодельных ветряных роторов.

Малогабаритный самодельные ветрогенератор разрешено применять для зарядки аккумуляторов, питания электрических устройств, аэрации водоемов, работы осветительных устройств, подачи и обогрева воды, вентиляции помещений, сушки древесины, аэрации водоемов и т. д., в местах, удаленных от неизменных источников энергии( на пастбище, огороде, пограничной заставе и т. п.). Небольшой ветрогенератор с вертикальным колесо может существовать элементарно привязан к бревну. Следует держать в голове, что любой передвигающийся устройство представляет угроза и даже маленький рукодельный ветрогенератор при порыве ветра может нанести своими лопастями удар большущий силы, потому все острые кромки подробностей
ветрогенератора обязаны существовать кропотливо притуплены.

Понравилось это:

Нравится Загрузка…

Похожее

Что такое ветряная турбина и как она работает?

ЧТО ТАКОЕ ВЕТРОВАЯ ТУРБИНА?

Ветряная турбина — это устройство, преобразующее кинетическую энергию ветра в электричество. Лопасти ветряной турбины вращаются от 13 до 20 оборотов в минуту, в зависимости от их технологии, с постоянной или переменной скоростью, причем скорость ротора изменяется в зависимости от скорости ветра для достижения большей эффективности.

КАКОВ СРЕДНИЙ СРОК СЛУЖБЫ ВЕТРОВОЙ ТУРБИНЫ?

Ветряные турбины имеют средний срок службы более 25 лет, хотя наиболее распространенный критерий учета установлен на периоды в 20 лет.Быстрое развитие ветровой техники привело к увеличению срока службы ветряных турбин.

смотреть видео

ОСОБЕННОСТИ ВЕТРОВОЙ ТУРБИНЫ

Как ветряные турбины производят энергию? Функционирование ветряной турбины можно объяснить функцией следующих фаз:

  • Автоматическая ориентация

    Ветряная турбина автоматически ориентируется так, чтобы максимально использовать кинетическую энергию ветра на основании данных, регистрируемых лопастью и анемометром, установленными вверху.Гондола вращается вокруг короны, расположенной в конце башни.

  • Обточка ножей

    Ветер заставляет вращаться лопасти, которые начинают двигаться при скорости ветра около 3,5 м / с и обеспечивают максимальную мощность при скорости ветра 11 м / с. При очень сильном ветре (25 м / с) лопасти изогнуты, и ветряная турбина замедляется, чтобы предотвратить чрезмерное напряжение.

  • Коробка передач

    Ротор (блок из трех лопастей, установленных в ступице) вращает медленную ось, которая соединена с коробкой передач, которая увеличивает скорость вращения с 13 до 1500 оборотов в минуту.

  • Поколение

    Коробка передач передает свою энергию через быструю ось, подключенную к генератору, который производит электричество.

  • Эвакуация

    Вырабатываемая энергия проходит через внутреннюю часть башни к основанию. Оттуда энергия проходит по подземной линии до подстанции, где ее напряжение повышается, чтобы ввести ее в электрическую сеть и распределить по точкам потребления.

  • Мониторинг

    Все критические функции ветряной турбины контролируются и контролируются с подстанции и центра управления, чтобы обнаруживать и разрешать любые инциденты.

Как транспортируется пресс-форма для лопастей ветряной турбины?

смотреть видео

Как делается фундамент ветряной турбины?

смотреть видео

,

Как работают ветряные турбины?

Вы здесь

Ветровые турбины работают по простому принципу: вместо того, чтобы использовать электричество для производства ветра, как вентилятор, ветровые турбины используют ветер для производства электроэнергии.Ветер вращает похожие на пропеллер лопасти турбины вокруг ротора, который вращает генератор, который вырабатывает электричество.

Ветер — это форма солнечной энергии, вызванная комбинацией трех одновременных событий:

  1. Солнце неравномерно нагревает атмосферу
  2. Неровности земной поверхности
  3. Вращение Земли.

Характер и скорость ветрового потока сильно различаются по территории Соединенных Штатов и зависят от водоемов, растительности и различий в рельефе местности. Люди используют этот поток ветра или энергию движения для многих целей: для плавания, запуска воздушного змея и даже для выработки электроэнергии.

Термины «энергия ветра» и «энергия ветра» описывают процесс, с помощью которого ветер используется для выработки механической энергии или электричества. Эту механическую мощность можно использовать для конкретных задач (например, измельчения зерна или перекачивания воды), или генератор может преобразовать эту механическую мощность в электричество.

Ветряная турбина преобразует энергию ветра в электричество, используя аэродинамическую силу от лопастей ротора, которые работают как крыло самолета или лопасти винта вертолета. Когда ветер проходит через лезвие, давление воздуха с одной стороны лезвия уменьшается. Разница в давлении воздуха на двух сторонах лопасти создает подъемную силу и сопротивление. Сила подъемной силы сильнее сопротивления, и это заставляет ротор вращаться. Ротор подключается к генератору либо напрямую (если это турбина с прямым приводом), либо через вал и ряд шестерен (редуктор), которые ускоряют вращение и позволяют использовать генератор меньшего размера.Этот перевод аэродинамической силы во вращение генератора создает электричество.

Типы ветряных турбин

Большинство ветряных турбин делятся на два основных типа:

Деннис Шредер | NREL 25897

Ветровые турбины с горизонтальной осью — это то, что многие люди представляют, когда думают о ветряных турбинах.

Чаще всего они имеют три лопасти и работают «против ветра», при этом турбина поворачивается наверху башни, так что лопасти обращены против ветра.

Вертикально-осевые ветряные турбины выпускаются в нескольких вариантах, включая модель Дарье в стиле взбивания яиц, названную в честь ее французского изобретателя.

Эти турбины являются всенаправленными, что означает, что для работы их не нужно настраивать так, чтобы они были направлены против ветра.

Ветряные турбины могут быть построены на суше или в море в больших водоемах, таких как океаны и озера. Министерство энергетики США в настоящее время финансирует проекты по развитию морских ветроэнергетических установок в США.С. вод.

Применение ветряных турбин

Современные ветряные турбины можно разделить на категории по месту их установки и способу подключения к сети:

Наземные ветряные турбины имеют размеры от 100 киловатт до нескольких мегаватт.

Более крупные ветряные турбины более рентабельны и объединены в ветряные электростанции, которые обеспечивают большую мощность в электросети.

Деннис Шредер | NREL 40484

Морские ветряные турбины, как правило, массивнее и выше Статуи Свободы.

У них нет таких проблем с транспортировкой, как у наземных ветряных установок, поскольку крупные компоненты можно транспортировать на кораблях, а не по дорогам.

Эти турбины способны улавливать сильные океанские ветры и генерировать огромное количество энергии.

Когда ветряные турбины любого размера устанавливаются со стороны «потребителя» электросчетчика или устанавливаются в месте или рядом с местом, где будет использоваться производимая ими энергия, их называют «распределенным ветром».

Многие турбины, используемые в распределенных приложениях, представляют собой небольшие ветряные турбины. Одиночные небольшие ветряные турбины — мощностью менее 100 киловатт — обычно используются в жилых, сельскохозяйственных и небольших коммерческих и промышленных целях.

Небольшие турбины могут использоваться в гибридных энергетических системах с другими распределенными энергоресурсами, такими как микросети с питанием от дизельных генераторов, батарей и фотоэлектрических элементов.

Эти системы называются гибридными ветровыми системами и обычно используются в удаленных местах вне сети (где подключение к коммунальной сети недоступно) и становятся все более распространенными в приложениях, подключенных к сети, для обеспечения отказоустойчивости.

Узнайте больше о распределенном ветре из Distributed Wind Animation или прочтите о том, что делает Управление технологий ветровой энергии для поддержки развертывания распределенных ветровых систем для домов, предприятий, ферм и местных ветровых проектов.

В этом видео освещаются основные принципы работы ветряных турбин и показано, как работают различные компоненты для улавливания и преобразования энергии ветра в электричество.См. Текстовую версию.

История ветроэнергетики США

На протяжении истории использование энергии ветра увеличивалось и уменьшалось, от использования ветряных мельниц в прошлые столетия до высокотехнологичных ветряных турбин на ветряных фермах и т. Д.

Выучить больше

Узнайте больше о ветровой энергии, посетив веб-страницу офиса Wind Energy Technologies Office или просмотрев информацию о финансируемых офисом мероприятиях.

Подпишитесь на информационный бюллетень WETO

Будьте в курсе последних новостей, событий и обновлений ветроэнергетики.

,

Ветряная турбина | технология | Британника

Ветряная турбина , устройство, используемое для преобразования кинетической энергии ветра в электричество.

ветряная турбина Компоненты ветряной турбины. Encyclopædia Britannica, Inc.

Ветряные турбины бывают нескольких размеров, с небольшими моделями, используемыми для обеспечения электричеством сельских домов или коттеджей, и моделями в масштабе общины, используемыми для обеспечения электричеством небольшого количества домов в сообществе. В промышленных масштабах многие большие турбины собираются в ветряные электростанции, расположенные в сельской местности или на море.Термин ветряная мельница , который обычно относится к преобразованию энергии ветра в энергию для измельчения или перекачивания, иногда используется для описания ветряной турбины. Однако термин ветряная турбина широко используется в основных ссылках на возобновляемые источники энергии ( см. Также ветровая энергия).

Типы

Существует два основных типа ветряных турбин, используемых при реализации ветроэнергетических систем: ветровые турбины с горизонтальной осью (HAWT) и ветряные турбины с вертикальной осью (VAWT).HAWT являются наиболее часто используемым типом, и каждая турбина имеет две или три лопатки или диск, содержащий множество лопаток (многолопастный тип), прикрепленных к каждой турбине. VAWT способны справляться с ветром, дующим с любого направления, и обычно изготавливаются с лезвиями, которые вращаются вокруг вертикального столба.

HAWT характеризуются как устройства с высокой или низкой прочностью, в которых под прочностью понимается процентная доля рабочей площади, содержащей твердый материал. Высокопрочные HAWT включают многолопастные типы, которые покрывают всю площадь, охватываемую лопастями, твердым материалом, чтобы максимально увеличить общее количество ветра, соприкасающегося с лопастями.Примером высокопрочного HAWT является многолопастная турбина, используемая для перекачивания воды на фермах, которую часто можно увидеть в ландшафтах американского Запада. В низкопрочных HAWT чаще всего используются две или три длинные лопасти и они напоминают воздушные винты по внешнему виду. HAWT с низкой прочностью имеют низкую долю материала в рабочей области, что компенсируется более высокой скоростью вращения, используемой для заполнения рабочей области. HAWT с низкой прочностью являются наиболее часто используемыми коммерческими ветряными турбинами, а также типом, наиболее часто представленным в СМИ.Эти HAWT обеспечивают максимальную эффективность при производстве электроэнергии и, следовательно, являются одними из самых экономичных используемых конструкций.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего 1768 First Edition с подпиской.
Подпишитесь сегодня

Менее используемые, в основном экспериментальные VAWT включают конструкции, которые различаются по форме и способу использования энергии ветра. VAWT Дарье, в котором используются изогнутые лезвия с изогнутой аркой, стал наиболее распространенным VAWT в начале 21 века. VAWT H-типа используют два прямых лезвия, прикрепленных к каждой стороне башни в H-образной форме, а VAWT V-типа используют прямые лезвия, прикрепленные под углом к ​​валу, образуя V-образную форму.Большинство VAWT экономически неконкурентоспособны с HAWT, но сохраняется интерес к исследованиям и разработкам VAWT, особенно для построения интегрированных систем ветроэнергетики.

Оценка выработки электроэнергии

Согласно закону Беца, максимальное количество энергии, которое может генерировать ветровая турбина, не может превышать 59 процентов кинетической энергии ветра. Учитывая это ограничение, ожидаемая мощность, генерируемая конкретной ветряной турбиной, оценивается по кривой мощности скорости ветра, полученной для каждой турбины, обычно представленной в виде графика, показывающего соотношение между генерируемой мощностью (киловатты) и скоростью ветра (метры в секунду).Кривая мощности скорости ветра меняется в зависимости от переменных, уникальных для каждой турбины, таких как количество лопастей, форма лопастей, рабочая площадь ротора и скорость вращения. Чтобы определить, сколько энергии ветра будет генерироваться конкретной турбиной в конкретном месте расположения, кривую мощности скорости ветра турбины необходимо связать с частотным распределением скорости ветра для данного объекта. Распределение частоты скорости ветра представляет собой гистограмму, представляющую классы скорости ветра и ожидаемую периодичность часов в году для каждого класса скорости ветра.Данные для этих гистограмм обычно предоставляются измерениями скорости ветра, собранными на месте и используемыми для расчета количества часов, наблюдаемых для каждого класса скорости ветра.

Приблизительную оценку годовой выработки электроэнергии в киловатт-часах в год на площадке можно рассчитать по формуле, умножающей среднегодовую скорость ветра, площадь охвата турбины, количество турбин и коэффициент, оценивающий производительность турбины на площадке. Однако дополнительные факторы могут снизить годовые оценки производства энергии в разной степени, включая потери энергии из-за расстояния передачи, а также доступность (то есть, насколько надежно турбина будет вырабатывать энергию при дующем ветре).К началу 21 века большинство коммерческих ветряных турбин работали с готовностью более 90 процентов, а некоторые даже работали с уровнем готовности 98 процентов.

.

6 Высокоэффективных моделей ветряных турбин

Стремясь повысить эффективность и снизить затраты, разработчики ветряных турбин разработали ряд интересных и, возможно, радикальных проектов новых турбин, а также расширили возможности обычных моделей. Этот образец инноваций исследовал такие области, как дизайн материалов, аэродинамика, размер и форма ротора, а также долговечность. Вот шесть наиболее интересных дизайнов, появившихся в последнее время.

1.Vortex Bladeless ветряная турбина

Vortex Bladeless — компания, которая разработала безлопаточную ветряную турбину, которая, по ее словам, может быть более эффективной, менее визуально заметной и более безопасной для диких животных, особенно птиц, чем обычные турбины. RSPB и Кампания в защиту сельских районов Англии (CPRE), оба громкие критики ветроэнергетики, приветствовали новую турбину, которая не содержит движущихся частей и практически бесшумна, а также снижает вибрацию.

Турбина использует энергию завихренности, при которой ветер обходит неподвижную конструкцию, создавая циклический узор вихрей, который затем вызывает колебания конструкции.Новая турбина улавливает эту энергию через неподвижную мачту, генератор энергии и полый легкий цилиндр. В нем нет движущихся частей, что устраняет необходимость в смазке и снижает износ. Это также дешевле и экологичнее.

2. Liam F1

Голландская техническая компания Archimedes разработала городскую ветряную турбину Liam F1 для бытового использования, вырабатывающую до 80 процентов энергии ветра, но при этом значительно более тихую, чем обычные турбины, компактные и доступные по цене.Он также может улавливать энергию ветра с разных направлений. Турбина оснащена ротором, обращенным вперед, но спроектирована по образцу винтового насоса Архимеда, который использовался в Древней Греции для перекачивания воды.

Лопасть имеет форму спирали, что позволяет ему поворачиваться и собирать энергию ветра под углами до 60 ° от центральной оси. Турбина может генерировать энергию за счет ветра со скоростью до 5 метров в секунду, обеспечивая до 1500 киловатт-часов в год, что позволяет обеспечивать примерно от трети до половины электричества среднего голландского дома.

3. Invelox

Invelox был разработан Sheerwind, компанией из Миннесоты, США. Он имеет форму воронки с всенаправленной зоной всасывания, которая позволяет собирать ветер с разных направлений. Ветер направляется через систему и концентрируется, а затем ускоряется в секции эффекта Вентури системы.

Эффект Вентури — это явление, которое возникает, когда жидкость, протекающая по трубе, проталкивается через узкое сечение, что приводит к снижению давления и увеличению скорости.Затем ветер доставляется к турбинам / генераторам и преобразуется в электричество. В технологии используются современные турбины и роторы, но они опускаются до уровня земли, что упрощает и удешевляет эксплуатацию и обслуживание.

4. Tubercle

На самом деле это тип лопасти ротора, который можно использовать как в ветряных турбинах, так и в морских энергетических устройствах, разработанный компанией Whalepower, основатель которой доктор Франк Э. Фиш заметил, что Горбатые киты используют странные неровности на переднем крае плавников, чтобы использовать динамику жидкости в морской среде.Компания создала версии этих выступов на передней кромке роторов, чтобы преодолеть ограничения гидродинамики. Это, в свою очередь, повышает эффективность и надежность, а также снижает уровень шума.

5. GE 2.5-120

Ветряная турбина 2.5-120 — это обычная модель, разработанная для обеспечения высокой производительности, надежности и доступности и основанная на характеристиках своих предшественников. Турбина оснащена 120-метровым ротором с однолопастным регулятором шага, включающим последние усовершенствования в управлении нагрузкой, низким уровнем акустической эмиссии, эффективным преобразованием электроэнергии и надежными характеристиками.

Он был разработан для лесных массивов и участков с умеренным и средним ветром и предлагает 25-процентное увеличение коэффициента мощности и 15-процентное увеличение годового производства энергии (AEP). Это, в свою очередь, увеличивает часы работы при полной нагрузке, улучшая экономику проекта для разработчиков ветряных электростанций.

6. EWT DW61

DW61 (Direct Wind 61) был разработан EWT на основе опыта DW54. Турбина была спроектирована для значительного увеличения мощности за счет большего диаметра ротора, что является результатом новейших аэродинамических конструкций лопастей и передовых технологий управления.

Компания сосредоточила свое развитие на глобальных требованиях к локализованной генерации, как внутри сети, так и вне сети, для обеспечения высокой доходности и конкурентоспособных затрат в отношении поставок в местные сети. Прототип DW61 был недавно установлен в Лелистаде, Нидерланды, и компания ожидает, что первые блоки будут развернуты в третьем квартале 2016 года.

.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о