Hur man gör en vindkraftspark med egna händer. Grunderna för vindenergi. Hur fungerar en vindgenerator? Hur man får el från vinden

Mänskligheten har varit bekant med användningen av vindenergi sedan urminnes tider. En gång i tiden fäste en okänd uppfinnare ett segel på en ful flytande farkost, och med dess hjälp undersöktes hela jorden genom århundradena av nyfikna sjömän. Väderkvarnar även i vår tid i många länder tjänar regelbundet en person.

Men idag innebär användningen av vind i första hand generering av el. Låt oss försöka ta reda på hur enkelt, billigt och bekvämt det är. För den som vill höra slutsatsen direkt är slutsatsen att vindkraft aldrig kommer att bli billigare än energi från andra källor: termiska, kärnkrafts- eller vattenkraftverk.

Därför är det vettigt att engagera sig i vindkraftsparker för hemmet endast för dem vars händer kliar efter att anpassa en färdig generator som de fick "av en slump", eller för ren energientusiaster som fanatiskt vill rädda planeten från en miljö katastrof. Du kan inte föreställa dig andra skäl att använda vindenergi när den drivs från externa elektriska nätverk.

Till att börja med lite information om möjligheterna att använda vindenergi. När den utsätts för vind på turbinbladen kan energiutvinningseffektiviteten (COP) inte överstiga 59 %. Detta värde erhölls i deras arbeten av ett antal vetenskapsmän (Lanchester, Betz, Zhukovsky) redan 1920. Sedan dess har det varit känt som "Betz-gränsen".

Är det vettigt att beräkna effektiviteten vindgenerator om den drivs av en gratis källa med obegränsad kraft? Har såklart! Genom att känna till konverteringseffektiviteten kan du uppskatta kraftverkets nödvändiga kraft och sedan hur mycket din plånbok kommer att gå ner i vikt efter att du köpt den.

Den maximala effekten som kan "tas bort" från vinden är lika med den yta som den påverkar (propellerfläktens yta), multiplicerat med vindhastigheten i kubik och med effektivitetsfaktorn som nämns ovan, lika med till 0,6. Efter att ha uttryckt alla värden i SI-systemet får vi att 1m2 av turbinen vid en vindhastighet på 2 m/s tar effekt så mycket som ... 4,8 watt. Vid en vindhastighet på 8 m/s (den nominella hastigheten för de flesta vindgeneratorer) kommer uttaget per ytenhet att öka till 307 watt.

Nu information för eftertanke: den verkliga effektiviteten för heminstallationer bör inte tas mer än 0,3. Arbetstimmar Vindkraftverk vid den optimala vindhastigheten fluktuerar den från 10 till 15 % per år i klimatförhållandena i OSS-länderna.

Därför måste kraften hos vindkraftverket som erhålls från formeln ökas med ytterligare 4-5 gånger. I praktiken rekommenderas det att installera en vindkraftspark som inte fokuserar så mycket på tekniska indikatorer som på ekonomiska möjligheter, enligt principen: "Ju mer desto bättre." Drömmen om att installera en kraftfull och samtidigt kompakt installation måste omedelbart överges. Det ena motsäger det andra i grunden.

Utformningen av en vindkraftpark består i allmänhet av en generator, en likriktare, ett batteri och en växelriktare för att omvandla spänningen till det vanliga värdet på 220V. Styrningen och hanteringen av alla block och element i kraftverket utförs av en mikroprocessorstyrenhet eller enklare logiska kretsar.

studerar tekniska egenskaper hos vindkraftsparker, bör företräde ges till de där hastigheten för början av rotorns rörelse, initialhastigheten för laddning av batterierna och hastigheten med vilken de går in i driftläget är minimala. Ju bredare intervallet för driftvindhastigheter är, desto mer sannolikt är det att få energi. Kostnaden i det här fallet spelar en sekundär roll: varför ta en billigare installation om den kommer att fungera flera dagar om året i ditt område?

Nu är det dags att fråga priset på produkterna från företag som erbjuder färdiga uppsättningar av utrustning. Vi kommer inte alls att prata om hemmagjorda vindkraftsparker här. Även de bästa proverna av industriell produktion har en effektivitet på inte mer än 30%, och hemgjorda strukturer från hjälpmaterial kan bara producera buller.

Hela variationen av konstruktioner av vindgeneratorer kan reduceras till två stora grupper: med ett horisontellt arrangemang av generatorrotorn och generatorer med en vertikal rotor.

Horisontella generatorer av lamelltyp har en högre effektivitet, lägre materialförbrukning. Men de kräver användning av master med högre höjd, har en komplex mekanisk del och är obekväma att underhålla. Stationer av vertikal typ är mindre ekonomiska, de har en större förbrukning av material, men de fungerar i ett större område av vindhastigheter och är mer kompakta.

Låt oss överväga ett urval från de mest intressanta representanterna för vindkraftsparker i varje grupp. Det mest intressanta av kraftverken med en horisontell rotor är växellös slinggenerator "Windtronics".

I den reduceras det aerodynamiska motståndet på grund av turbinens speciella design, där starka permanentmagneter är fixerade vid ändarna av bladen och 68 statorspolar är monterade längs fälgen. Med denna lösning är rotorn också en generator av elektrisk energi. Särskilda klaffar på bladen gör att turbinen kan börja röra sig med en vindhastighet på 0,2 m/s. Idag är detta värde ett rekord för generatorer.

Med en hastighet av 0,9 m/s. turbinen börjar generera elektricitet. Andra typer av generatorer kan inte ens röra sig vid dessa vindhastigheter. Produktens vikt är cirka 110 kg, diametern är 1,8 meter, ljudnivån är inte mer än 35 dB.

Tack vare den stela designen klarar turbinen vindhastigheter upp till 62,6 sekunder. Årlig effekt från 1500 till 2750 kWh el. Det amerikanska företaget Honeywell Wind Turbine kompletterar turbinen med all nödvändig elektronik, designad för att ansluta 2 generatorer eller en extra solpanel. En allvarlig och enda nackdel med vindkraftsparken är dess pris - $ 5 750 med en nominell generatoreffekt på endast 1,5 kW.

En lovande representant för kraftverk med en vertikal generator kan övervägas Virvelturbiner från Urban Green Energy. Generatorer är mycket kompakta, nästan tysta och kan monteras även i tätorter. Med en generatorvikt på 95 kg täcker den en yta på drygt 2,5 m2.

Turbinen kan monteras på en timme, och den håller i upp till 20 år. Generatorn tål vindlaster upp till 193 km/h och producerar, beroende på modifiering, från 2000 till 4000 kW/h energi per år. Den största nackdelen är den höga initiala vindhastigheten för turbinen - 3,2 m/s. Det finns ingen information om kostnaden för generatorn ännu.

Vindgenerator "Eddy"

Den ursprungliga formen på turbinen, som påminner om rosenblad, fick arkitekterna att skapa ett kraftverk i form av ett träd, på vars grenar från 3 till 12 turbiner är monterade. Projektet fick namnet "Power Flowers" - "flower tree" och väckte stor uppmärksamhet hos allmänheten och skapade en bra reklam för Eddy-generatorer och UGE.

Vindkraftspark "Power Flowers" med generatorer "Eddy"

Du kan prata om olika konstruktioner och modeller av kraftverk under mycket lång tid, men de har en sak gemensamt: ett mycket högt pris. Från analysen av företagens förslag kan man härleda en viss enhetskostnad på 1 kW utrustningseffekt. Det är cirka 2 000 $ utan installationsarbete. Om vi lägger till cirka 500 USD mer för installation och driftsättning kommer vi att få den genomsnittliga kostnaden för utrustning som kommer att producera 2000-3000 kW/h elektrisk energi per år.

Enligt experter är el som genereras från miljövänliga källor 3-4 gånger dyrare än konventionell el. När man använder vindkraftsparker med låg effekt kan kostnaden för energi vara en storleksordning (10 gånger) högre än den som erhålls från traditionella källor. Detta beror på de stora engångskostnaderna för utrustning och installation, driftsättning och underhåll av vindkraftsparker.

För att dölja detta faktum används ofta påståendet att med en ökning av priset på energibärare kommer miljövänliga källor att bli lönsamma. Samtidigt ignoreras hänsynen att med ökningen av energipriserna kommer även kostnaden för utrustning, som har en betydande materialförbrukning, att växa. Och det finns inga möjligheter att minska en sådan "gaffel" ens i en avlägsen framtid.

Om det finns en oemotståndlig önskan att installera en vindkraftspark, måste du först bekanta dig med arkivet med väderrapporter för de senaste åren i ditt område. Sådan information finns nu tillgänglig på webben och kommer omedelbart att klargöra de verkliga möjligheterna för användningen av vindenergi.

Vindelektriska installationer (WPP) omvandlar rörelseenergin för atmosfäriska massor, som är tillgänglig i viss utsträckning var som helst i världen, direkt till elektricitet. Det är på detta som den positiva ekonomiska och miljömässiga effekten av användningen av vindkraftverk bygger.

Fördelar med vindenergi

Moderna tekniska lösningar gör det möjligt att producera vindkraftverk med effekt från flera kW till hundratals MW. Det vill säga vindkraftverk kan ge el till både hela industriområden och enskilda bostadsstugor. Förutom rent ekonomiska fördelar har vindenergi en annan obestridlig fördel - den har ett betydligt lägre tryck på jordens ekologi och biosfär. Därför bekräftar den auktoritativa webbplatsen "Alternativ energi" (http://altenergiya.ru/) med rätta de djupa tankarna hos Vernadsky V.V., uttryckta i mitten av 1900-talet:

… försäljningen av små vindkraftsparker som kan använda vindkraft i nästan vilken region som helst (även där det inte finns tillräckligt med vindkraft för industriellt bruk) ökar ständigt. Det förutspås att sådana alternativa energikällor kommer att användas mer och mer allmänt, både offentligt och privat, tills de slutligen ersätter traditionell energi baserad på fossila bränslen.

De ekonomiska fördelarna med hushållsvindenergi (installationer med en kapacitet på 3 - 15 kW) inkluderar följande faktorer:

Outtömlig energikälla;
Ekologisk renhet av energi;
Hastigheten för byggandet av ett vindturbin;
Kort återbetalningstid för kapitalinvesteringar;
Inga speciella platser för installation av utrustning krävs.

Nackdelen med små vindturbiner är praktiskt taget en faktor - det direkta beroendet av den genererade kraften på trycket från luftflödet, som i de flesta regioner på jorden inte är stabilt. Därför, för en stabil och högkvalitativ strömförsörjning till hushållsapparater, krävs ytterligare utrustning som batterier och halvledarlikriktare..

Studie av territoriets energipotential

När man ser in i 2000-talets framtid är bristen på alternativ för utveckling av vindenergi uppenbar. I avancerade länder genomförs därför studier av territoriers potential i syfte att använda dem för att bygga stora vindkraftverk.

Alternativa energistationer upptar vanligtvis stora ytor. Följaktligen uppmärksammas först och främst sådana områden som inte ens i en avlägsen framtid inte kan vara involverade i annan ekonomisk verksamhet:

Öknar;
bergshöjder;
Hyllzoner;
Kustzoner i haven och oceanerna, och andra.

I synnerhet ger den populära internetresursen windypower.blogspot.com/p/blog-page_8642.html följande information:

En förstudie av områdets potential genomförs. Vindmätare installeras på en höjd av 30 till 100 meter, och inom ett till två år samlar de information om vindens hastighet och riktning. Den information som erhålls kan kombineras till tillgänglighetskartor för vindkraft. Sådana kort till potentiella investerare för att bedöma avkastningen på projektet

Kapacitet hos industriella vindkraftsparker

Industriella vindkraftverk har en mängd olika kapaciteter beroende på energipotentialen i ett visst område. Modern teknik tillåter massproduktion av även icke-standardiserad generatorutrustning med en återbetalningstid på 3-5 år.

Idag ligger den största landbaserade vindkraftsparken vid Tehachapi-passet i Kalifornien. Dess totala kapacitet, i proportion till kapaciteten hos stora värmekraftverk, är redan 1550 MW.. I framtiden är det planerat att öka den installerade kapaciteten för ALTA WPP till 3 000 MW. Den använder vindkraftverk på 1,5 och 3,0 MW.

Makter som äger stora havszoner utvecklar aktivt vindkraft till havs. Danmark och Storbritannien är ledande på detta område. Sådana vindkraftverk installeras 10-50 km från kusten i havet med grunt djup och är mycket effektiva, eftersom konstanta havsvindar blåser där. Den största vindkraftsparken i världens havsområden är den brittiska stationen London Array med en driftskapacitet på 630 MW.

Sådana exotiska typer av vindkraftsparker som flytande och skyhöga vindkraftsparker utvecklas också. Än så länge handlar det om installationer med en eller en liten grupp generatorer med en kapacitet på vardera 40-100 kW. Men med tiden planerar man att öka kapaciteten på enheter vid flytande kraftverk till 6,3 MW. Särskilt danska och italienska företag har redan närmat sig sådan kapacitet.

WPP för att tillhandahålla el till stugor och småföretag och deras priser.

För att fullt ut täcka behoven hos ett lanthus, inte en stor gård, restaurang eller marknad, räcker det med en installation med en kapacitet på 20 kW eller ännu mindre. För ett bostadshus, till exempel, väljs generatorns märkeffekt med en hastighet av 1 kW per 12 m2 yta, om vintertemperaturen inte faller under 18C med en genomsnittlig daglig vindhastighet på 6,3 m/s eller mer .

Kostnaden för ett kraftverk för hushållens behov och småföretag beror på den elektriska generatorns nominella effekt och är cirka 50 tusen rubel per 1 kW för vindkraftsparker upp till 3 kW, 40 tusen rubel / kW för vindkraftsparker upp till 10 kW och cirka 30 tusen rubel / kW - för vindkraftsparker över 10 kW.

Återbetalningen av ett autonomt kraftverk är inom 5 - 7 år, så 1 kW av generatorns installerade märkeffekt kan generera så mycket energi per år som motsvarar förbränning av 2 ton högkvalitativt kol. I synnerhet vindkraftverket "ESO-0020" med en nominell elektrisk effekt på 20 kW, som presenteras på webbplatsen "Utbildningsmaterial för VSUES (http://abc.vvsu.ru/) har följande parametrar:

Kostnaden för el - 0,02 USD / kWh;
Årlig produktion av el. energi - mer än 70 000 kWh;
Återbetalningstid - upp till 7 år;
Livslängd - 20 år.

Video

Ett av de mest prisvärda alternativen för förnybar energi är användningen av vindenergi. För information om hur man självständigt beräknar, monterar och installerar en väderkvarn, läs den här artikeln.

Klassificering av vindkraftverk

Installationer klassificeras utifrån följande vindkraftskriterier:

placeringen av rotationsaxeln;
antal blad;
elementmaterial;
skruvstigning.

Vindkraftverk har som regel en design med en horisontell och vertikal rotationsaxel.

Utförande med en horisontell axel - en propellerkonstruktion med en, två, tre eller flera blad. Detta är den vanligaste versionen av luftkraftverk på grund av dess höga effektivitet.

Vertikal axeldesign - ortogonala och karuselldesigner på exemplet med Darrieus och Savonius rotorer. De två sista begreppen bör förtydligas, eftersom båda har en viss betydelse vid utformningen av vindkraftverk.

Darrieus-rotorn är en ortogonal design av ett vindturbin, där de aerodynamiska bladen (två eller fler) är placerade symmetriskt till varandra på ett visst avstånd och är monterade på radiella balkar. En ganska komplex version av ett vindturbin som kräver noggrann aerodynamisk design av bladen.

Savonius-rotorn är en vindkraftskonstruktion av karuselltyp, där två halvcylindriska blad är placerade mot varandra och bildar en sinusform som helhet. Verkningsgraden för strukturerna är låg (cirka 15%), men kan nästan fördubblas om bladen placeras i vågens riktning inte horisontellt utan vertikalt och en version med flera nivåer används med en vinkelförskjutning av varje par av blad i förhållande till andra par.

Fördelar och nackdelar med "väderkvarnar"

Fördelarna med dessa enheter är uppenbara, särskilt i förhållande till inhemska driftsförhållanden. Användare av "väderkvarnar" får faktiskt möjlighet att reproducera gratis elektrisk energi, förutom små kostnader för konstruktion och underhåll. Men nackdelarna med vindkraftverk är också uppenbara.

Så för att uppnå effektiv drift av installationen krävs det att villkoren för stabiliteten av vindflöden är uppfyllda. Människan kan inte skapa sådana förutsättningar. Detta är enbart naturens prerogativ. En annan, men redan en teknisk nackdel, är den låga kvaliteten på den genererade elektriciteten, som ett resultat av vilket det är nödvändigt att komplettera systemet med dyra elektriska moduler (multiplikatorer, laddare, batterier, omvandlare, stabilisatorer).

Fördelar och nackdelar när det gäller egenskaperna hos var och en av modifieringarna av vindturbiner, kanske balanserar på noll. Om horisontella axelmodifieringar kännetecknas av ett högt effektivitetsvärde, kräver de för stabil drift användning av vindflödesriktningsregulatorer och orkanvindskyddsanordningar. Vertikalaxelmodifieringar har låg effektivitet, men fungerar stabilt utan en vindriktningsspårningsmekanism. Samtidigt kännetecknas sådana vindturbiner av en låg ljudnivå, eliminerar effekten av "spridning" under förhållanden med starka vindar och är ganska kompakta.

Hemgjorda vindgeneratorer

Att göra en "väderkvarn" med dina egna händer är en helt lösbar uppgift. Dessutom kommer ett konstruktivt och rationellt förhållningssätt till affärer att bidra till att minimera de oundvikliga finansiella kostnaderna. Först och främst är det värt att skissa på projektet, utföra nödvändiga beräkningar av balansering och kraft. Dessa åtgärder kommer inte bara att vara nyckeln till ett framgångsrikt byggande av en vindkraftspark, utan också nyckeln till att upprätthålla integriteten hos all köpt utrustning.

Det rekommenderas att börja med att bygga en mikroväderkvarn med en effekt på flera tiotals watt. I framtiden kommer erfarenheten att bidra till att skapa en mer kraftfull design. När du skapar en vindgenerator för hem bör du inte fokusera på att få el av hög kvalitet (220 V, 50 Hz), eftersom detta alternativ kommer att kräva betydande ekonomiska investeringar. Det är klokare att begränsa oss till att använda den initialt mottagna elen, som framgångsrikt kan användas utan konvertering för andra ändamål, till exempel för att stödja värme- och varmvattensystem byggda på elektriska värmare (värmare) - sådana enheter kräver inte en stabil spänning och frekvens. Detta gör det möjligt att skapa en enkel krets som går direkt från generatorn.

Troligtvis kommer ingen att hävda att uppvärmning och varmvattenförsörjning i huset är sämre i betydelse för hushållsapparater och belysningsarmaturer, för vilka man ofta söker ström för att installera väderkvarnar i hemmet. Enheten i en vindturbin specifikt för att förse huset med värme och varmvatten är den minsta kostnaden och enkelheten i designen.

Generaliserat projekt för ett hemvindkraftverk

Strukturellt upprepar ett hemprojekt till stor del en industriell installation. Det är sant att hushållslösningar ofta är baserade på vertikalaxlade vindkraftverk och är utrustade med lågspänningslikströmsgeneratorer. Sammansättningen av hushållsvindkraftsmoduler, med förbehåll för mottagandet av högkvalitativ el (220 V, 50 Hz):

vindturbin;
vindorienteringsanordning;
multiplikator;
DC-generator (12 V, 24 V);
batteriladdningsmodul;
laddningsbara batterier (litiumjon, litiumpolymer, blysyra);
DC-spänningsomvandlare 12 V (24 V) till AC-spänning 220 V.

Vindkraftverk PIC 8-6/2,5

Hur det fungerar? Bara. Vinden vänder väderkvarnen. Vridmomentet överförs genom multiplikatorn till DC-generatorns axel. Energin som tas emot vid generatorns utgång genom laddningsmodulen ackumuleras i batterierna. Från batteripolerna tillförs en konstant spänning på 12 V (24 V, 48 V) till omvandlaren, där den omvandlas till en spänning som är lämplig för att driva hushållens elektriska nätverk.

Om generatorer för hem "väderkvarnar"

De flesta vindkraftskonstruktioner för bostäder är vanligtvis konstruerade med låghastighets DC-motorer. Detta är den enklaste versionen av generatorn som inte kräver modernisering. Optimalt - elmotorer med permanentmagneter, designade för en matningsspänning i storleksordningen 60-100 volt. Det finns en praxis att använda bilgeneratorer, men för ett sådant fall krävs införandet av en multiplikator, eftersom autogeneratorer producerar den erforderliga spänningen endast vid höga (1800-2500) varv. Ett av de möjliga alternativen är rekonstruktionen av en AC-induktionsmotor, men den är också ganska komplicerad, kräver noggranna beräkningar, vridning och installation av neodymmagneter i rotorområdet. Det finns ett alternativ för en trefas asynkronmotor med anslutning av kondensatorer med samma kapacitet mellan faserna. Slutligen finns det möjlighet att göra en generator från grunden med dina egna händer. Det finns många instruktioner för detta.

Vertikal axel hemmagjord "väderkvarn"

En ganska effektiv och, viktigast av allt, billig vindgenerator kan byggas på basis av Savonius-rotorn. Här betraktas som ett exempel ett mikrokraftverk, vars effekt inte överstiger 20 W. Den här enheten är dock ganska tillräcklig, till exempel för att tillhandahålla elektrisk energi till vissa hushållsapparater som arbetar på en spänning på 12 volt.

Delar set:

Aluminiumplåt 1,5-2 mm tjock.
Plaströr: diameter 125 mm, längd 3000 mm.
Aluminiumrör: diameter 32 mm, längd 500 mm.
DC-motor (potentialgenerator), 30-60V, 360-450 rpm, till exempel PIK8-6/2,5 elmotor.
Spänningsregulator.
Batteri.

Att göra en Savonius-rotor

Tre "pannkakor" med en diameter på 285 mm skärs ut ur en aluminiumplåt. Hål borras i mitten av varje för ett 32 mm aluminiumrör. Det visar sig något liknande CD-skivor. Två stycken 150 mm långa skärs från plaströret och halveras på längden. Resultatet är fyra halvcirkelformade blad 125x150 mm. Alla tre "CD-skivor" av aluminium läggs på ett 32 mm rör och fixeras på ett avstånd av 320, 170, 20 mm från topppunkten strikt horisontellt och bildar två nivåer. Bladen sätts in mellan skivorna, två per våning och fixeras strikt mot varandra och bildar en sinusform. I detta fall förskjuts det övre skiktets blad i förhållande till bladen på det nedre skiktet med en vinkel på 90 grader. Resultatet är en fyrbladig Savonius-rotor. För att fästa element kan du använda nitar, självgängande skruvar, hörn eller använda andra metoder.

Anslutning till motor och montering på mast

Axeln på DC-motorer med ovanstående parametrar har vanligtvis en diameter på högst 10-12 mm. För att ansluta motoraxeln till vindturbinröret pressas en mässingsbussning in i den nedre delen av röret med den erforderliga innerdiametern. Ett hål borras genom rörets vägg och hylsan, en gänga skärs för att skruva i låsskruven. Därefter sätts vindkraftverksröret på generatoraxeln, varefter anslutningen fixeras stelt med en låsskruv.

Resten av plaströret (2800 mm) är vindkraftverkets mast. Generatoraggregatet med Savonius-hjulet är monterat på toppen av masten - det sätts helt enkelt in i röret tills det tar stopp. Som stopp används ett metallskivskydd, fäst på motorns främre ände, med en diameter som är något större än mastens diameter. Hål borras på lockets periferi för att fästa hängslen. Eftersom diametern på motorhuset är mindre än rörets innerdiameter, används packningar eller stopp för att rikta in generatorn i mitten. Kabeln från generatorn förs in i röret och ut genom fönstret i botten. Under installationen är det nödvändigt att ta hänsyn till utformningen av generatorns skydd mot fukt, med hjälp av tätningspackningar för detta. Återigen, för att skydda mot nederbörd, kan ett paraplylock installeras ovanför anslutningen av vindturbinröret med generatoraxeln.

Installation av hela strukturen utförs i ett öppet, välventilerat område. Ett 0,5 meter djupt hål grävs under masten, den nedre delen av röret sänks ner i hålet, strukturen utjämnas med bristningar, varefter hålet fylls med betong.

Spänningsregulator (enkel laddare)

En tillverkad vindgenerator är som regel inte kapabel att leverera en spänning på 12 volt på grund av den låga hastigheten. Den maximala rotationsfrekvensen för vindturbinen vid en vindhastighet på 6-8 m/s. når ett värde på 200-250 rpm. Vid utgången är det möjligt att få en spänning i storleksordningen 5-7 volt. För att ladda batteriet krävs en spänning på 13,5-15 volt. Utvägen är att använda en enkel kopplingsspänningsomvandlare, monterad till exempel baserad på spänningsregulatorn LM2577ADJ. Genom att applicera 5 volt DC till ingången på omvandlaren erhålls 12-15 volt vid utgången, vilket är tillräckligt för att ladda ett bilbatteri.

Klar spänningsomvandlare på LM2577

Denna mikrovindgenerator kan säkert förbättras. Öka kraften på turbinen, ändra materialet och höjden på masten, lägg till en DC-till-AC nätspänningsomvandlare, etc.

Horisontell-axiell vindkraftverk

Delar set:

Ett plaströr med en diameter på 150 mm, en aluminiumplåt 1,5-2,5 mm tjock, ett träblock 80x40 1 m långt, VVS: fläns - 3, hörn - 2, tee - 1.
DC-motor (generator) 30-60 V, 300-470 rpm.
Hjulskiva för en motor med en diameter på 130-150 mm (aluminium, mässing, textolit, etc.).
Stålrör med en diameter på 25 mm och 32 mm och en längd på 35 mm respektive 3000 mm.
Laddningsmodul för batterier.
Batterier.
Spänningsomvandlare 12 V - 120 V (220 V).

Produktion av en horisontell-axiell "väderkvarn"

Plaströr är nödvändigt för tillverkning av vindkraftverksblad. Ett segment av ett sådant rör, 600 mm långt, skärs på längden i fyra identiska segment. Väderkvarnen kräver tre blad, som tillverkas av de resulterande segmenten genom att skära av en del av materialet diagonalt över hela längden, men inte exakt från hörn till hörn, utan från det nedre hörnet till det övre hörnet, med en liten indragning från senare. Bearbetningen av den nedre delen av segmenten reduceras till bildandet av ett fästblad på vart och ett av de tre segmenten. För att göra detta skärs en kvadrat med en storlek på cirka 50x50 mm längs ena kanten, och den återstående delen fungerar som ett monteringsblad.

Vindkraftverkets blad fästs på hjulskivan med hjälp av skruvförband. Remskivan är monterad direkt på axeln till DC-motorn - generatorn. Som vindkraftverks chassi används ett enkelt träblock med en sektion på 80x40 mm och en längd på 1 m. Generatorn är installerad i ena änden av träblocket. I andra änden av stången är en "svans" monterad, gjord av aluminiumplåt. Längst ner på stången är ett 25 mm metallrör fäst, utformat för att fungera som rotationsmekanismens axel. Som mast används ett tre meter metallrör 32 mm. Den övre delen av masten är en vridbar hylsa där vindkraftsröret sätts in. Maststödet är tillverkat av en skiva av tjock plywood. På detta stöd, i form av en skiva med en diameter på 600 mm, monteras en konstruktion av sanitära delar, tack vare vilken masten enkelt kan höjas eller sänkas, eller monteras eller demonteras. Bristningar används för att fästa masten.

All elektronik i vindturbinen är monterad i en separat modul, vars gränssnitt möjliggör anslutning av batterier och konsumentlaster. Modulen inkluderar en batteriladdningsregulator och en spänningsomvandlare. Sådana enheter kan monteras oberoende med lämplig erfarenhet eller köpas på marknaden. Det finns många olika lösningar på marknaden som gör att du kan få önskade utgångsvärden för spänningar och strömmar.

Kombinerade vindkraftverk

Kombinerade vindkraftverk är ett seriöst alternativ för en hemenergimodul. Egentligen innebär kombinationen att man i ett enda system kombinerar en vindgenerator, ett solbatteri, ett diesel- eller bensinkraftverk. Du kan kombinera på alla möjliga sätt, utifrån möjligheterna och behoven. Naturligtvis, när det finns ett tre-i-ett-alternativ, är detta den mest effektiva och pålitliga lösningen.

Dessutom, under kombinationen av vindkraftverk, är det tänkt att skapa vindkraftverk som har två olika modifieringar samtidigt. Till exempel när en Savonius-rotor och en traditionell trebladsmaskin arbetar i samma bunt. Den första turbinen arbetar med låga vindhastigheter och den andra endast vid nominella. Således bibehålls effektiviteten hos installationen, omotiverade energiförluster utesluts, och i fallet med asynkrona generatorer kompenseras reaktiva strömmar.

Kombinerade system är tekniskt komplexa och kostsamma alternativ för hemmaträning.

Beräkning av kraften i en vindkraftspark

För att beräkna kraften hos en vindgenerator med horisontell axel kan du använda standardformeln:

N = p S V3 / 2
N— installationseffekt, W
sid- luftdensitet (1,2 kg/m 3)
S- blåst område, m 2
V— vindströmningshastighet, m/s

Till exempel kommer kraften hos en installation med en maximal bladspann på 1 meter, med en vindhastighet på 7 m/s, vara:

N\u003d 1,2 1 343 / 2 \u003d 205,8 W

En ungefärlig beräkning av kraften hos ett vindturbin skapat på basis av Savonius-rotorn kan beräknas med formeln:

N = p RH V3
N— installationseffekt, W
R— pumphjulsradie, m
V— vindhastighet, m/s

Till exempel, för utformningen av ett vindkraftverk med en Savonius-rotor som nämns i texten, effektvärdet vid en vindhastighet på 7 m/s. kommer vara:

N= 1,2 0,142 0,3 343 = 17,5 W

Mänskligheten har länge lärt sig att använda vindens kraft till sin fördel. Om folk vid framstegets gryning inte hade någon aning om den massiva luftrörelsen över jordens yta, då lärde de sig att använda vindens kraft som en dragkraft omedelbart med tillkomsten av de första fartygen. Väderkvarnar blev en logisk fortsättning på användningen av vind till gagn för människan.

Nästa intresseomgång för att kontrollera luftmassor och anpassa dem för att tjäna människan inträffade i början av 1800- och 1900-talet. Då dök ett verktyg upp som omvandlar vindens kraft till energi, det vill säga en vindkraftspark. Som i alla tider var anledningen till dess skapelse önskan att rädda. I det här fallet växte traditionella bränsleresurser, som, även om de förblev populära, ständigt i pris.

Med industrins blomstrande modifierades väderkvarnar ständigt och på 2000-talet fick de det där igenkännliga utseendet som även ett barn omisskännligt kan skilja från andra enheter.

Men att veta något genom dess utseende är en sak, men att förstå hur det fungerar är en helt annan. Låt oss fylla denna lucka.

Principen för driften av en vindkraftspark

Väderkvarn, eller inverter, har en driftsprincip som är identisk med andra vindturbiner: vindens kraft roterar vindhjulets blad, som överför vridmoment till generatoraxeln genom ett transmissionssystem. Beroende på design överförs vindenergin även till en elektrisk generator eller en vattenpump.

En person som är bekant med grunderna i fysiken kan lätt räkna ut att mängden energi som genereras är direkt proportionell mot vindhjulets diameter och storleken på dess blad. Ju mer vind samtidigt verkar på bladet, desto starkare blir returen i form av elektricitet.

Lösningen på frågan om att få maximal avkastning är inte begränsad till en storlek. Luftflöden på olika höjder beter sig olika. Nära marken minskar deras styrka, och deras hastighet saktar ner på grund av att terrängen saktar ner vindens rörelse. Ju högre vindhjulet är, desto kraftigare är luftflödet som träffar det.

Byggande av vindkraftsparker

Det skulle vara ett misstag att tro att växelriktaren externt bara ser ut som en väderkvarn på en mindre omfattande grund. För närvarande finns det tre huvudtyper av vindkraftsparkdesign:

propeller. Den roterande axeln är i detta fall placerad horisontellt i förhållande till vindens riktning. Bladstabilisatorn på baksidan av vindhjulet gör att hela strukturen kan flytta den i vindens riktning. Den mest ekonomiska av alla typer av vindkraftsparker. Rotationshastigheten för sådana enheter är omvänt proportionell mot antalet blad, så deras optimala antal är tre. De har den högsta verkningsgraden (0,48) av vindenergi;
trumma;
karusell.

I båda fallen är axeln som roterar bladen placerad vertikalt. Denna typ av växelriktare är monterad på platser där vindens riktning inte spelar så stor roll (till exempel i bergen).

I sådana kraftverk är vridmomentet betydligt högre än propeller. Verkningsgraden sträcker sig från 0,10 till 0,15.

Den massiva användningen av växelriktare är för närvarande ett universalmedel för flera moderna civilisationssjukdomar samtidigt (mer om dem nedan). Samtidigt beror driften av vindkraftsparker på många faktorer som en person inte kan påverka.

Problem i samband med driften av vindkraftsparker

Huvudproblemet är oegentligheten i energileverantörens arbete, det vill säga vinden själv. Vindkraftsparker är direkt beroende av denna faktor, och driften av noder som tar emot el på detta sätt kan inte vara kontinuerlig. Situationen förvärras av det faktum att vindens kraft kan tjäna både gott och skada - en ökning av vindkraften kan inaktivera växelriktare.

Endast en slutsats kan dras: för att uppnå en kolossal ekonomisk effekt från användningen av luftflöden betalar mänskligheten med beroende av sina nycker, svåra att förutsäga och helt oförutsägbara i tid. Detta väcker frågan om lämpligheten av deras användning och installation i allmänhet. Varför behöver människor en så skrupelfri och opunktionell assistent, som också är vild? Svaret ligger i civilisationens historia, som länge har beräknat allt.

För- och nackdelar med vindkraftsparker

Fördelar med WPP

Enkel design.
Enheten, enkel i strukturen, kan användas av personer utan specialutbildning. Funktionsprincipen är tydlig för alla som behärskar fysikkursen på skolnivå. Det kommer inte att finnas några jobbrelaterade frågor.
Energikällans förnybarhet (outtömlighet).
Att få el genom användning av bio- eller syntetiska bränslen beror på tillgången på samma bränsle. Det minsta avbrott i leveransen gör alla kraftvärmeverk värdelösa. Vinden finns överallt och påminner hela tiden om sin närvaro. Det kommer bara att försvinna med luften.
Lönsamhet.
Att få elektricitet på detta sätt är ett visuellt hjälpmedel för varje affärsmans dröm - att få maximal vinst med minimal investering. Effekten hos en vindkraftpark sträcker sig från 10 till 1000 W, och dessa parametrar beror bara på ägarens affärskänsla.
Icke-alternativt i särskilda fall.
Det finns praktiskt taget inga områden kvar outvecklade av människan på planeten, vilket inte kan sägas om att förse dessa platser med allt som behövs (främst med energi). Besvärliga bergsområden, taiga, Arktis eller öknen - överallt kommer leveransen av elektricitet på konventionellt sätt att sträcka sig i månader, om inte år. Förekomsten av vindkraftsparker löser detta problem en gång för alla.
Miljövänlighet.
All produktion baserad på bearbetning av bränsle till energi släpper ut enorma mängder skadliga föroreningar i atmosfären. Vår planets gissel i många år har varit uppkomsten av växthuszoner som förstör allt liv. Växelriktare försämrar inte miljön och bidrar till att upprätthålla klimatet och människors hälsa.
Tillgänglighet.
Vinden blåser överallt. Det kan ha olika värden i förhållande till havsnivån eller andra parametrar. Men en sak förblir oförändrad - det är han.
Kompakthet.
Växelriktarna är lätta. De är lätta att transportera och installera både långt från civilisationen och bokstavligen bland stadskärnorna i de största storstadsområdena, där det pågår en hård kamp om varje ledig kvadratmeter yta.
Oberoende extern och intern.
Hur löjligt det än kan låta vid första anblicken, tjänar närvaron av ett utvecklat nätverk av vindkraftsparker till att minska småstaternas beroende av monopolister på olje- och gasmarknaden. Om vi projicerar situationen i mindre skala, är ägaren av ett sådant vindkraftverk mindre exponerad för risken för förändringar i sin budget på grund av stigande bränslepriser när vi driver en vindkraftspark för sina egna husbehov.

Nackdelar med vindkraft

Nackdelarna med vindkraftsparker är mer subjektiva än objektiva, men de måste beaktas i varje specifikt fall av installationsinstallationer.

Vindberoende.
Vinden kan ibland vara frånvarande, eller dess styrka kommer att vara otillräcklig. Detta kommer att leda till en fullständig avstängning av elförsörjningen och relaterade problem.
Startkostnad.
WPP-utrustning kostar pengar, och engångsomstruktureringen av ekonomin för att ta emot el från luften är kostsam. Utöver själva stationerna krävs energilagringsenheter - batterier som har en begränsad livslängd.
Buller nära bostadsområden.
Buller förekommer nära hus, men det skapar obehag endast vid samtidig drift av ett stort antal vindkraftsparker. Mestadels kraftfulla kraftverk är bullriga.
Att förändra det naturliga landskapet.
Ur estetikens synvinkel lägger naturligtvis överflödet av master med roterande blad inte skönhet till den omgivande naturen. Frågan är vad som till yttre vanställer naturen mer.
Radio- och tv-störningar.
Fall av störningar på driften av TV- och radiomottagare har registrerats och deras statistik studeras ständigt.
Stora ytor.
Om installationen av kompakta vindkraftsparker är lönsam i staden, är det möjligt att helt ersätta biobränslen på landsbygden endast om växelriktare används i stor utsträckning. Detta kräver deras installation i stora mängder, vilket leder till användning av stora ytor.

Som framgår av den lämnade informationen har vindkraftverk betydligt mer betydande fördelar än nackdelar. Efter att ha vägt allt, gjort alla nödvändiga beräkningar och försäkrat sig om att det är nödvändigt att använda vindkraftsparker, frågar man sig var man kan få tag i dessa vindkraftverk.

Tillverkare av vindkraftsparker

Huvudaktörerna på denna marknad är från Europa. Dessa är Tyskland (Repower, Siemens, Nordex, Enercon - detta företag ligger på andra plats i världen), Danmark (Vestas - världsmarknadsledaren), Spanien (Ecotechnia, Gamesa).

Världsledarna inkluderar även USA (General Electric), Japan (Mitsubishi), Indien (Suzlon).

Alla dessa företag producerar utrustning från 0,5 till 6 000 kW.

I Ryssland är en av de stora privata tillverkarna av vindkraftsparker Vetro Svet LLC, Sapsan-Energia LLC, LMV Wind Energy, SKB Iskra LLC, EnergyWind LLC, etc. De produceras också vid industrianläggningar hos militärindustriella komplexa företag.

Du vill veta ?

Om du gillar de mest moderna lösningarna i interiören, inklusive belysning, kommer du att gilla den här.

Behöver du till fullo förstå problemet med ekologi på vår planet? Användbart material på länken.

Geografi för tillämpningen av vindkraftverk

Såväl som bland tillverkarna är Tyskland ledande inom byggandet av vindkraftsparker. Europa upplever generellt en boom i byggandet av vindkraftverk, deras antal växer i de skandinaviska länderna och Grekland.

I Asien har Kina det största praktiska intresset. Byggprogrammet föreskriver obligatorisk installation av sådana installationer under byggandet av nya byggnader.

Amerika har använt vindenergi överallt i decennier och ersätter aktivt traditionella former av elproduktion inom jordbrukssektorn. USA har en femtedel av världens vindenergi.

Under de senaste åren har Ryssland varit aktivt involverat i byggandet av vindkraftsparker, och för tillfället kan vi prata om lanseringen av sådana anmärkningsvärda anläggningar som.

Sedan urminnes tider har människor gissat om möjligheten att omvandla vindenergi till mekanisk energi. Det mest slående exemplet är väderkvarnen. Vinden roterade bladen och genom en enkel mekanism överfördes energin till axeln med de roterande kvarnstenarna. Denna enkla mekanism gjorde det möjligt att mala spannmål utan större ansträngning.

Men så dök det upp ångmaskiner, diesel- och bensinmotorer, och möjligheten att använda vindenergi glömdes bort.

Men efter andra världskriget, under energikrisen, steg bränsle- och energipriserna, forskare började slå larm om planetens miljösäkerhet, och då fick idén om att använda vindenergi en "andra vind" . Denna samling innehåller fotografier av olika typer av vindkraftsparker.

Är det lönsamt att använda alternativa energikällor?

För närvarande är kostnaden för "ren energi" flera gånger högre än kostnaden för energi som erhålls med traditionella metoder. (Själva energin får vi givetvis gratis, men den initiala investeringen i köp och installation av kraftverket är mycket stor!).

Det vill säga om du har ett val mellan att ansluta till en elleverantör och att installera en vindkraftspark, så blir det första alternativet mer kostnadseffektivt. Å andra sidan, om din anläggning ligger långt från kraftledningar och det blir dyrt att ansluta till dem, då vore det klokare att bygga en egen vindkraftspark för ditt hem.

Men se till att lägga till en annan, oberoende energikälla (dieselgenerator, solpaneler)! Vid vindstilla väder eller haveri i "väderkvarnen" bör du alltid ha en backup-möjlighet.

Typer av vindkraftsparker, driftprincip

Vindkraftverk är en grupp mekanismer som är nödvändiga för att fånga upp starka vindströmmar och omvandla mekanisk energi till elektrisk energi. Det finns hundratals typer av kraftverk som använder vindkraft. De är uppdelade efter makt, plats, syfte ...

Oftast används små installationer med en kapacitet på flera kilowatt, men det finns också enorma strukturer som producerar megawatt energi. I vissa europeiska länder arrangerar de hela "gårdar" av vindavvisare. De producerar cirka 8% av den totala energi som konsumeras av landet.

För en framgångsrik drift av en vindkraftspark är det nödvändigt att ha konstanta och starka luftströmmar. Därför placeras vindkraftverk på kullar eller nära stora vattendrag.

Är det möjligt att installera en vindkraftspark nära huset?

Ja, teoretiskt är det möjligt, men först måste du lösa ett antal frågor:

Massa av strukturen. Även de minsta vindkraftsparkerna väger flera ton. För en sådan installation krävs en stor och solid grund. Annars kommer strukturen att skeva eller börja "sjunka".

Frågepris. Kostnaden för den minsta installationen på 2 kWt är inte mindre än tusen euro! Den initiala investeringen kommer att bli mycket stor.

Svårigheter vid installation. "Väderkvarnar" har en stor massa och storlek. För deras installation behöver du en specialist. utrustning (manipulatorer, lastkranar).

Buller. Roterande blad avger en karakteristisk visselpipa. Därför är drift av "väderkvarnar" på natten nära bosättningar förbjuden enligt lag.

Ingen konstant vind. Det måste förstås att vindkraftsparken kommer att producera el endast under gynnsamma väderförhållanden. Därför måste du ha en reservenergikälla (solpaneler, diesel eller bensingenerator).

byråkratiska hinder. Det kan ta lång tid att få tillstånd att bygga en vindkraftspark och producera egen el. Europeisk lagstiftning ger fördelar för medborgare som använder alternativ energi.

Vårt land ger inte sådana förmåner. Och på grund av förvirringen i lagarna är det ofta mycket svårt att få tillstånd att installera och använda en vindkraftspark.

Naturligtvis kan sådana svårigheter få dig att vägra köpa och använda ett vindturbin, men glöm inte fördelarna med "vindkraftverk".

Lönsamhet. Efter att ha spenderat pengar på köp och installation av ett kraftverk kommer du att få en stor mängd gratis energi som kommer att motivera ditt köp om några år. I detta avseende kommer uttrycket att tänka på: "kasta pengar i sjön." Bara i vårt fall händer allt tvärtom. Vinden ger oss ekonomiska fördelar.

Oberoende från elleverantören. Du behöver inte dra kraftledningar till huset, du behöver inte betala ökande avgifter.

Miljövänligheten hos denna typ av energi. I processen att generera energi släpper vindkraftverk inte ut något till atmosfären.

Installationens autonomi. Vindkraftsparker kräver nästan inget underhåll. De flesta av processerna är automatiserade. Endast lite kontroll behövs då och då.

Vi hoppas att vår artikel var intressant och användbar för dig. Att det hjälpte dig att förstå huvudtyperna av vindkraftsparker, förstå principen för deras drift, utvärdera alla fördelar och nackdelar med denna typ av energi, och kanske till och med uppmuntrade dig att byta till ren och förnybar energi!