+7(499)-938-42-58 Москва
+7(800)-333-37-98 Горячая линия

Ветровые электростанции для дома своими руками: описание, виды и мощность

Содержание

Ветряная электростанция для дома – виды и как сделать своими руками

Ветровые электростанции для дома своими руками: описание, виды и мощность

Ветрогенератор – устройство для преобразования кинетической энергии ветра в механическую, а затем в электрическую. По количеству вырабатываемой электроэнергии такие устройства делятся на большие, мощностью более 100 кВт, и малые, мощностью менее 100 кВт.

Большие, мощностью до нескольких мегаватт, используются в качестве единичных элементов ветровых электростанций, которые передают энергию в магистральные электросети для большого числа потребителей.

Размещаются ветровые электростанции на берегах морей, крупных водоёмов и в пустынных местностях.

Обязательным атрибутом при их развёртывании является инфраструктура для передачи энергии в линии электропередач.

Отдельные малые ветрогенераторы, о которых пойдёт речь в этой статье, нашли применение для электроснабжения частных домов и автономных объектов различного назначения – телекоммуникационных вышек, уличного освещения, элементов систем управления дорожным движением. Устанавливаются они рядом с объектом и нередко дополняются солнечной батареей или дизель-генератором.

Принцип работы

Ветрогенератор представляет собой комплекс из нескольких устройств:

  • Для вертикальных ветрогенераторов генератор может комплектоваться мультипликатором, повышающим число оборотов, что позволяет повысить мощность генератора или уменьшить его размерыВетроколесо (ротор). Предназначен для приёма воздушного потока у горизонтальных конструкций или давления ветра у вертикальных. Выполняет функцию преобразования кинетической энергии ветра в механическую работу, которая передаётся генератору.
  • Редуктор. Этим устройством комплектуются некоторые модели ветряков. Служит для повышения числа оборотов, передаваемых от ротора генератору.
  • Генератор. Трёхфазная электрическая машина с ротором и статором. Обмотки статора, в которых вращающимся ротором возбуждается переменный ток, подключены к контроллеру. Для вертикальных ветрогенераторов генератор может комплектоваться мультипликатором, повышающим число оборотов, что позволяет повысить мощность генератора или уменьшить его размеры.
  • Контроллер. В простейшем случае представляет собой выпрямительный диодный мост. Служит для преобразования, поступившего от генератора переменного тока в постоянный и передаче его для зарядки аккумуляторных батарей. Кроме того, контроллер регулирует скорость вращения ветроколеса, затормаживая его в случае необходимости – при сильном ветре или когда аккумуляторы полностью заряжены.
  • Инвертор. Необходим для преобразования постоянного напряжения 12 вольт от аккумуляторной батареи в переменное 220 вольт, используемое потребителями.
  • Мачта. Устройство для размещения ротора над землёй на определённой высоте. Существуют различные конструкции – из труб на стяжках, секционные конические, гидравлические.
  • Комплект соединительных кабелей. Возможна комплектация устройства электрооборудованием для подключения потребителей (вводные щитки), устройством автоматического ввода резерва для переключения между ветрогенератором и централизованным электроснабжением.

Принцип работы устройства состоит в том, что напор (давление) ветра вращает ветроколесо, которое передаёт вращение на ротор генератора. Ротор генератора возбуждает переменный ток в обмотках статора генератора, который поступает на контроллер. Контроллер этот ток преобразует в постоянный и им заряжает аккумулятор.

Все потребители получают энергию от аккумулятора через инвертор (220 В) или напрямую (12, 24, 48 В – в зависимости от числа батарей). Напрямую энергия ветряка не передаётся потребителям, что связано с нестабильностью параметров получаемого им тока.

Типы ветряных электростанций

Существуют следующие критерии для классификации ветряных электростанций:

  1. Количество лопастей. Ветродвигатели с числом лопастей до 4 именуются малолопастными и быстроходными. С количеством лопастей от 4 и более многолопастными и тихоходными. Деление по этому критерию обусловлено тем, что чем меньше число лопастей, тем, при прочих равных условиях, ветродвигатель имеет большее число оборотов.
  2. Номинальная мощность. Критерий достаточно условен, но применяется следующая градация: до 15 кВт бытовые (для частных домов, портативные), 15-100 кВт полупромышленные (для небольших ферм, магазинов, насосных станций), 100 квт- единицы МВт промышленные – предназначены для генерации энергии, используемой большим количеством потребителей.
  3. Направление оси вращения. Этот критерий является самым основным, так как влияет на основные характеристики ветряка:
    • С горизонтальной осью вращения. Чаще всего двух или трёхлопастные, быстроходные. К достоинствам таких устройств относятся: быстроходность, а значит более простой генератор; высокий коэффициент использования энергии ветра и, как следствие, более высокий КПД; простота конструкции. К недостаткам относят: высокий уровень шума, необходимость высокой мачты для установки.
    • С вертикальной осью вращения. Известно много разновидностей по конструктивному исполнению – ветрогенераторы Савониуса, роторы Дарье, геликоидный ротор, многолопастные ветрогенераторы. По мнению автора статьи достоинства всех таких конструкций, весьма сомнительны. Эти устройства имеют сложную конструкцию, требуют сложного генератора, имеют низкий коэффициент использования энергии ветра (0,18-0,2 против 0,42 у горизонтальных). К достоинствам относят малый уровень шума, возможность установки на небольшой высоте.

Домашняя ветряная электростанция AERO E

Вопрос выбора

При выборе устройства необходимо ответить на следующие вопросы:

  • Необходимая мощность в кВт. Требуется оценить суммарное потребление в месяц и по этому критерию выбирать электростанцию;
  • Производитель оборудования. Необходимо чтобы продукция была сертифицирована для использования на территории РФ, тогда можно быть уверенным, что характеристики прибора соответствуют национальным нормам по уровню шума и электромагнитным помехам. Обратите внимание на срок гарантии и срок службы прибора, он должен быть не менее 15 лет. Узнайте о сервисном обслуживании и гарантийном ремонте оборудования. Не будет лишним узнать отзывы о производителе и продавце от других пользователей.
  • Требуемое место для установки ветряка. Исходите из ваших реальных возможностей. Если есть возможность для установки высокой мачты с горизонтальным типом устройства, то отдайте ему предпочтение. В противном случае рассмотрите вариант конструкции с вертикальной осью вращения.
  • Цена. Не всегда лучше то, что дороже. Здесь, как и везде, можно переплачивать за бренд или за возможности, совершенно вам ненужные. Чётко определите свои требования к устройству, не заказывайте ненужных компонентов.

Если есть возможность для установки высокой мачты с горизонтальным типом устройства, то отдайте ему предпочтение

Установка

При установке следует помнить, что в РФ нет запрета на установку ветровых электростанций мощностью ниже 75 кВт и налогами они не облагаются. Но всё же нелишним будет ознакомиться с нормативными актами по установке и использованию таких устройств для каждой конкретной местности.

На что стоит обратить внимание:

  • Допустимая высота установки мачты;
  • Наличие линий электропередач вблизи предполагаемого места установки;
  • Допустимый уровень шума в децибелах;
  • Наличие эфирных помех от работающей электростанции.

Допустимая высота регламентируется местными нормативными актами, а вот размещать мачту вблизи линий электропередач нельзя.

Для двух последних пунктов необходимо взять данные из технических характеристик электростанции. У сертифицированных в РФ поставщиков и производителей, данные характеристики соответствуют местному законодательству.

Неплохим шагом будет получение согласия на установку от соседей и обслуживающей территорию организации, при её наличии. Согласие необходимо получить в письменном виде.

Когда все формальности утрясены необходимо определить конкретное место установки мачты.

Следует учесть, что эффективность будет выше, если поблизости нет деревьев, высоких домов и мачта стоит на возвышении. Выбирать место установки следует так, чтобы близлежащие строения и деревья не находились перед ветряком.

Неправильным будет и располагать мачту на холме, перед обрывом.

Устанавливать мачту необходимо в строгом соответствии с инструкциями производителя. При необходимости следует привлечь квалифицированных специалистов и спецтехнику.

Ветровая электростанция на 5 кВт и ветрогенератор «Бриз 5000»

Стоимость

На рынке доступны ветровые электростанции для дома мощностью от 0,4 кВт до 75 кВт различных производителей. Разброс цен на устройства одной и той же мощности достаточно велик.

Рассмотрим таблицу:

В чём же дело? А дело в том, что производители часто указывают цену только за часть необходимого комплекта оборудования. Рассмотрим для примера продаваемый компанией Энергосток ветряк на 2 кВт. На сайте значится цена 57600 руб., но зайдём в детальное описание товара.

А там есть цена полного комплекта оборудования: ветрогенератор, контроллер, инвертор, АКБ, мачта. И цена полного комплекта составит 176800 рублей. Отсюда вывод – обязательно уточняйте цену за весь комплект!

Средние цены на генераторы российского и китайского производства следующие: 1 кВт 100-120 т.р., 3 кВт – 200 т.р., 5кВт – 300 т.р., 10 кВт от полумиллиона, а мощные устройства 20 и более кВт будут стоить более миллиона рублей. Если покупать оборудование западного производителя или США, то цены будут выше на 20-30%.

Ветряные электростанции своими руками

Если вы собрались изготовить ветрогенератор, то стоит обратить внимание на ресурсы Сети, которые предполагают 2 подхода: первый заключается в том, чтобы собирать все элементы своими руками, а второй предполагает покупку готовых комплектующих.

При сборке наибольшую трудность вызывает изготовление ветроколеса. Изготовить лопасти для конструкции с горизонтальной осью вращения с требуемыми аэродинамическими характеристиками непросто.

Здесь два выхода: или платить за изготовление мастерской с необходимыми инструментами и опытом, либо смотреть в сторону конструкции с вертикальной осью вращения, для которой лопасти можно изготовить из обычной бочки.

Генератор можно приобрести подержанный, использовать двигатель стиральной машины или промышленного асинхронного двигателя.

Существует большой выбор готовых генераторов и комплектующих для их сборки на основе ниодимовых магнитов.

Изготовление мачты — это очень ответственный этап, ведь от него зависит безопасность эксплуатации всей конструкции. Отнестись к нему нужно тщательно, доверив расчёты прочности конструкции специалисту.

Контроллеры, инверторы и аккумуляторные батареи лучше приобрести готовые.

Схема устройства ветряной электростанции для самостоятельного изготовления

При решении вопроса целесообразности установки ветряной электростанции нужно получить следующие исходные данные:

  • Для точного определения годовой карты ветров можно воспользоваться флюгером Вильда, анемометром или вести ежедневные наблюдения за окружающей природойСреднюю скорость ветра в месте установки в метрах в секунду. В первом приближении картину даёт карта ветров на территории России.Но в конкретном месте установки могут быть различные факторы, влияющие на скорость ветра, например, холмы, русла рек. Для точного определения годовой карты ветров можно воспользоваться флюгером Вильда, анемометром или вести ежедневные наблюдения за окружающей природой.
  • Наличие централизованного электроснабжения, стоимость киловатт-часа и возможность прокладки линии электропередач.

Алгоритм оценки окупаемости ветряка следующий:

  • По карте ветров и техническим характеристикам устройства определить вырабатываемую мощность для летнего и зимнего периодов или помесячно. Например, для рассмотренного выше устройства номиналом 2 кВт, вырабатываемая мощность при скорости 5 м/с составит 400 Вт;
  • По полученным данным определить годовую генерируемую мощность;
  • По стоимости киловатт-часа определить цену сгенерированной электроэнергии;
  • Поделить стоимость комплекта ветрогенератора на полученную цифру и получится окупаемость в годах.

Для внесения поправок в расчёт следует учитывать:

  • Аккумуляторные батареи придётся менять не реже одного раза в три года;
  • Срок службы современного ветрогенератора 20 лет;
  • Необходимо обслуживать устройство. Стоимость и сроки обслуживания необходимо уточнить у продавца оборудования;
  • Стоимость киловатт-часа растёт каждый год, за предыдущие 10 лет она увеличилась более чем в 3 раза. На 2017 запланирован рост тарифов минимум на 4%, так что можно исходить из этой цифры удорожания электроэнергии.

Если полученные цифры окупаемости не устраивают, но заиметь альтернативный источник энергии хочется или нет возможности подключения к централизованному электроснабжению, то следует рассмотреть варианты повышения эффективности ветряка и снижения затрат на его монтаж и обслуживание.

Возможны следующие варианты:

  • Установка нескольких устройств меньшей мощности вместо одного большого. Это снизит цену основного оборудования, уменьшит затраты на установку и обслуживание, а также повысит производительность за счёт того, что малые ветряки имеют больший КПД при низких скоростях ветра;
  • Установка специальной сетевой системы управления электроэнергией, совмещённой с центральной системой электроснабжения. Такие устройства сегодня можно найти в продаже.

Блиц-советы

  • для электроснабжения даже большого частного дома достаточно мощности 10 кВт;
  • оцените возможности электростанции по генерации электроэнергии в вашей местности;
  • выбирайте правильное место установки ветрогенератора;
  • контролируйте комплектность покупаемого оборудования;
  • используйте пути повышения скорости окупаемости оборудования;
  • если дорого покупать – сделай сам, это не так сложно.

0,00, (оценок: 0) Загрузка…

Источник: https://housetronic.ru/electro/vetryanaya-elektrostanciya.html

Ветровые электростанции для дома своими руками: описание, виды и мощность

Ветровые электростанции для дома своими руками: описание, виды и мощность

Без электричества комфортная жизнь невозможна даже в самом удобном и большом загородном доме. Первое, что делают хозяева вновь построенных коттеджей, — это подключают их к ЛЭП.

А что же делать в том случае, если здание построено в отдаленной местности и линии поблизости просто нет? Такие дома электрифицируют обычно с использованием дизельного или бензинового генератора с одновременной установкой ветряка. Такая схема позволяет сделать энергоснабжение здания постоянным и относительно недорогим.

К тому же ветровые электростанции имеют довольно-таки простую конструкцию. При желании такое оборудование можно сделать в том числе и своими руками.

Схема функционирования ветряка довольно-таки проста и выглядит следующим образом:

  • При обтекании ветром лопастей ротор вырабатывает нестабильный переменный электрический ток.
  • Переменный ток выпрямляется контроллером и используется для подзарядки аккумуляторов.
  • Входящий в конструкцию инвертор преобразует ток от аккумуляторов в переменный с частотой 50 Гц (подходящей для большинства бытовых приборов) и напряжением в 220/380 В.

Ротор с лопастями крепится на специальной мачте. Принцип работы ветровой электростанции, таким образом, основан на преобразовании энергии ветра в электрическую. Мощность генератора этого типа зависит в том числе и от высоты мачты.

Ведь чем длиннее она будет, тем выше скорость ветра. Длина шеста в любом случае не должна быть меньше 4 м (от крыши здания). Но чаще всего этот показатель составляет 14-24 м. Устанавливают ветряк или на бетонной площадке, или с использованием растяжек.

Иногда это устройство крепят к стене сооружения.

Ветровые электростанции большой мощности (промышленные) часто даже возводят в виде большой башни. Такие конструкции используются в основном в тех небольших странах, где мало других источников получения электроэнергии.

Виды ветряков

Основных типов таких генераторов электроэнергии существует всего два:

  • с вертикальной осью;
  • с горизонтальной осью.

Своими руками могут изготавливаться ветровые электростанции обоих этих видов. Горизонтальные модели обычно дополняются хвостовой частью. Такие модели довольно-таки сложны в изготовлении, отличаются неплохой производительностью, но издают больше шума, чем вертикальные.

Как составить проект

Любая домашняя ветровая электростанция собирается по заранее разработанным чертежам. При составлении схемы такого генератора в первую очередь следует определиться:

  • С его мощностью. В загородных домах обычно используются устройства на 200-500 Вт.
  • С формой, длиной и количеством лопастей. Эти параметры, наряду с силой ветра, в принципе, и определяют мощность установки.
  • Лопасти для самодельных ветряков могут использоваться:

  • Парусные. Эта разновидность проста в изготовлении, но обладает не слишком хорошей аэродинамикой. Такие лопасти имеют обычную прямоугольную форму и просто крепятся по кругу под определенны углом.
  • Крыльчатые. Имеют обтекаемую форму, исключающую завихрения и позволяют сделать мощный, производительный генератор. Такие лопасти в станциях используются чаще всего.
  • Вертикальный ветряк: выбор оборудования

    Изготавливаются ветровые электростанции своими руками с использованием самых разных материалов. Довольно-таки мощную и производительную вертикальную модель можно сделать с применением:

    • автомобильного генератора на 12 В;
    • гелевого или кислотного аккумулятора 12 В;
    • реле зарядки аккумулятора от автомобиля;
    • любого вольтметра.

    Лопасти вертикальных ветрогенераторов обычно изготавливаются из какой-нибудь металлической или пластиковой емкости большого объема (бочки, ведра, кастрюли и т. д).

    Из дополнительных элементов используются:

    • выключатель на 12 В;
    • преобразователь (инвертор) 12 V – 220 V на 700 W – 1500 W.

    Также, конечно, понадобятся провода, мачта и разного рода крепежные элементы (болты, хомуты).

    Технология изготовления вертикального генератора

    Собирать ветровые электростанции для дома начинают с изготовления ротора с лопастями. Для выполнения этой операции понадобятся рулетка и маркер. С их помощью производят разметку лопастей. Ведро или кастрюлю делят на четыре равные части. Затем с использованием болгарки или ножниц по металлу вырезают и отгибают лопасти. Далее порядок действий должен быть таким:

  • В днище емкости вырезаются отверстия под шкив и болты.
  • Ведро закрепляется на шкиве.
  • На мачту с использованием хомутов устанавливается генератор.
  • Собирается цепь. Провода при этом желательно зафиксировать на мачте.
  • Подсоединяется аккумулятор. При этом желательно использовать провода сечением 4 мм2. Их длина не должна превышать 1 м.
  • Монтируется инвертор. Подключать его следует с использованием проводов 4 мм2.
  • С применением проводов 2.5 мм2 присоединяются потребители.
  • Мачта устанавливается на выбранном месте.
  • По такой технологии собираются довольно-таки надежные вертикальные ветровые электростанции. Как работают такие модели, мы рассматривали выше.

    С использованием оборудования, собранного по этой схеме, можно, к примеру, обеспечить освещение двора и хозяйственных построек, работу сигнализации, видеокамеры и т. д.

    Но, к сожалению, слишком уж производительной такая относительно простая станция не будет.

    Элементы конструкции горизонтального генератора

    Ветровые электростанции этого типа являются, как уже упоминалось, несколько более сложными в изготовлении и при этом чаще всего имеют лучший КПД. В конструкцию генератора с горизонтальной осью входят:

  • Лопасти колеса. Лучше, если они будут крыльчатыми.
  • Генератор.
  • Станина под вал генератора.
  • Боковая лопатка. Этот элемент выполняет защитную функцию при слишком сильном ветре.
  • Рама для крепежа узлов станции.
  • Токоприемник.
  • Узел поворота колеса.
  • Мачты.
  • Хвостовика.
  • Выбор оборудования для горизонтальной модели

    Ветровые электростанции для дома этого типа также делают из самых разных материалов. Очень просто, к примеру, собрать горизонтальный ветряк из обычного напольного комнатного вентилятора.

    Но такая модель будет малопроизводительной. С помощью генератора из вентилятора, оснащенного USB-разъемом, можно только, к примеру, заряжать телефон или слушать радио.

    Для подключения бытовых приборов понадобится, конечно же, более мощная и основательная модель.

    Изготавливаться довольно-таки производительные домашние мини-ветровые электростанции могут, к примеру, с применением такого оборудования и материалов:

    • пластиковой трубы для напорной канализации диаметром 160 мм под лопасти;
    • фанеры для крепления лопастей;
    • стальной водопроводной трубы диаметром 100 мм под мачту;
    • генератора (веломотор мощностью 250 Вт);
    • листовой стали 12 мм;
    • станины из дюралюминия;
    • профильной трубы 40х20х2.5 для защитной боковой лопаты;
    • пружины из углеродистой стали;
    • велосипедного троса для растяжек.

    Горизонтальная ветровая электростанция, своими руками изготовленная: колесо

    Делать такую модель, как и вертикальную, начинают с основного рабочего узла. В данном случае это колесо. Лопасти из канализационной трубы вырезают по шаблону. Форма их должна напоминать крыло самолета. Всего понадобится 6 лопастей. Собирают колесо на специальной головке, изготовить которую можно самостоятельно.

    Для этого из листовой стали вырезают кольцо и наваривают на него шесть лучей с отверстиями для крепления лопастей. Готовое колесо обязательно следует отбалансировать. Проще говоря, нужно добиться того, чтобы лопасти при отсутствии ветра не поворачивались самопроизвольно. Производят балансировку в гараже или другом помещении.

    На улице этой процедуре может помешать даже самый легкий ветерок.

    Генератор и рама горизонтальной модели

    Веломотор следует максимально надежно закрепить на станине. Последнюю изготавливают из дюралюминиевой пластины. В ней нужно сделать резьбовое отверстие под вал веломотора.

    По углам пластины высверливаются монтажные отверстия для крепления к раме. Вал генератора в станине закрепляется посредством гайки с контршайбой. Иначе он будет прокручиваться.

    Раму горизонтального ветрогенератора изготавливают из стальной пластины. Можно также использовать кусок швеллера.

    Токоприемник и поворотный узел

    Для того чтобы генератор поворачивался по направлению ветра, собирают специальную конструкцию. Делают поворотный узел из подшипников и втулки. Последнюю через фланец соединяют с мачтой. К раме приваривают муфту. Токоприемник собирают так:

    • на поворотном узле размещают контакты из латунной проволоки с припаянными проводами 4 мм2;
    • накрывают контакты пластиковым стаканчиком и заливают эпоксидной смолой;
    • после застывания смолы стачивают деталь (до появления контактов);

    Необходим токоприемник для того, чтобы при вращении ветряка провода не наматывались на мачту и не скручивались. В качестве подвижного контакта можно использовать щетки от стартера автомобиля.

    Защитная лопатка

    Этот элемент изготавливают из профильной трубы и стальной пластинки 1-2 мм. Также в ее конструкции используется пружина. Принцип работы этого защитного элемента прост.

    Как только сила ветра превысит жесткость пружины, ветряк начнет складываться. Во время урагана лопасти просто встанут параллельно движению потока воздуха. А это исключит падение или поломку оборудования.

    Хвост оперения ветряка крепят к раме через шарнир (диаметром от 12 мм), изготовленный из конструкционной стали.

    Как установить

    Располагать ветровые электростанции следует подальше от разного рода препятствий (зданий, деревьев и пр.). Под мачту стоит залить бетонную площадку. Иначе она будет продавливать грунт.

    В качестве растяжек проще всего использовать тросики сечением от 6 мм. Закрепить их следует к также влитым в бетон прочным стальным колышкам. На самой мачте растяжки фиксируются посредством хомутов.

    Устанавливают шест с колесом обычно с использованием стрелы противовеса.

    Генераторы на солнечных батареях

    Это оборудование часто используют в дополнение к ветрякам. Комбинация этих двух устройств позволяет организовать максимально эффективное энергоснабжение дома. Ветровые и солнечные электростанции имеют схожую конструкцию. Составляющими вторых являются:

    • аккумуляторы;
    • преобразователи и контроллеры заряда.

    Однако в качестве основного рабочего узла в данном случае используются фотоэлементы, а не лопасти. Собрать такой генератор, как и ветряк, при желании можно своими руками. Процедура эта не слишком сложная, но проблемой может стать покупка фотоэлементов. Дело в том, что они очень дорого стоят.

    Солнечные и ветровые электростанции для дома используют бесплатную энергию, а поэтому считаются оборудованием очень перспективным. Даже несмотря на относительно низкий КПД и дороговизну, устройства этого типа необыкновенно популярны у владельцев загородных домов. Ведь в любом случае такая установка обязательно окупается.

    Источник

    Источник: http://IDeiforbiz.ru/vetrovye-elektrostancii-dlya-doma-svoimi-rukami-opisanie-vidy-i-moshhnost.html

    Ветровые электростанции для дома: цены, мощности и отзывы, достоинства и недостатки

    Ветровые электростанции для дома своими руками: описание, виды и мощность

    Полезные ископаемые, добываемые из недр земли и используемые человечеством в качестве энергоресурсов, к сожалению, не безграничны. С каждым годом их стоимость увеличивается, что объясняется сокращением уровня добычи. Альтернативным и набирающим обороты вариантом энергоснабжения выступают ветряные электростанции для дома.

    Они позволяют преобразовывать энергию ветра в переменный ток, что дает возможность обеспечивать все потребности в электричестве любых бытовых приборов. Главное преимущество таких генераторов – это абсолютная экологичность, а также бесплатное пользование электричеством неограниченное количество лет.

    Какие еще преимущества имеет ветрогенератор для дома, а также особенности его эксплуатации, разберем далее.

    В чем суть?

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

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

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

    Преимущества и недостатки

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

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

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

    Однако не нужно забывать про недостатки, которыми являются:

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

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

    Основные конструктивные элементы

    Простота возведения электростанции объясняется примитивностью конструктивных элементов.

    Чтобы пользоваться энергией ветра, потребуются такие детали:

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

    Читайте так же:  Перспективные солнечные панели российского производства

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

    Типы электростанций

    Ветрогенераторы отличаются между собой ориентационной направленностью оси. Выделяют:

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

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

    Целесообразность покупки для дома

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

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

    В других случаях ветряные электростанции не дадут желаемого результата, став лишней тратой немалых денег. Наиболее оптимальным считается вариант комплиментации генераторов. К примеру, их использование является единственным источником энергии в регионе, а продолжительность ветренных дней минимальна.

    Для этого используют дизельные или бензиновые генераторы в качестве основного источника электричества, а ветряными пользуются только тогда, когда это позволяет стихия (в качестве переменного источника питания). Солнечные батареи также идеальны для тандема получения электричества альтернативным способом.

    Также ветрогенераторам можно выделить определенную роль, к примеру, выполнять функцию отопления. Накопленная незначительная мощность вполне способна нагреть батареи, экономя при этом деньги.

    Расчет размера и места размещения

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

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

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

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

    Читайте так же:  Особенности солнечных панелей для дома

    Поток ветра имеет увеличение мощности прямопропорциональную отдалению от поверхности земли. Соответственно, чем мачта ветряка выше, тем больший импульс она сможет захватить.

    Однако, чем дальше она удалена от земли, тем большего укрепления требует. Вспомогательные опоры не всегда могут полностью удержать ветряк.

    При сильном порывистом ветре вероятность падения высокой мачты намного больше, нежели мачты, установленной на уровне 5-7 метров.

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

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

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

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

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

    Что нужно учитывать при установке

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

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

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

    Производители

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

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

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

    Среди зарубежных производителей особой популярностью пользуются модели следующих производителей:

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

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

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

    Своими руками

    С каждым годом интерес к ветрогенераторам растет, заставляя людей отказываться от привычных энергоресурсов и переходить на альтернативные.

    Их высокая и для многих недоступная стоимость всего комплекта наталкивает на мысль о создании ветряка своими руками.

    Самодельный электрогенератор обойдется потребителю в 3-5 тыс рублей, 90% суммы которой отводится на качественный аккумулятор, способный длительное время держать заряд.

    Достоинства самодельного создания ветрогенератора велики. Обладая простыми навыками можно построить мини электростанцию, которая сможет в незначительной степени разгрузить основную линию электропитания.

    Наиболее легким вариантом является ветряк с вертикальной вращательной осью. Она не требует создания опоры и высокой мачты, легко и просто монтируется, а также обладает неплохими характеристиками.

    Рассчитать ее мощность также не составит труда, а сколько гордости вызовет ветровая электростанция, созданная самостоятельно.

    Таким образом, какая бы мощность не была у ветровой электростанции, стоимость ее оставляет желать лучшего. Безупречная экологичность и безопасность для здоровья конкурируют с заоблачной стоимостью самой конструкции.

    В том случае, когда альтернативных источников энергоснабжения не наблюдается, ветровая электростанция, какой бы она марки не была, способна обеспечить дом электричеством.

    Многие люди, которым недоступно пользование привычными энергоресурсами, дабы удешевить стоимость ветрогенератора, присваивают ему второстепенную роль, отдавая предпочтение бензиновым или дизельным аналогам. С незначительными задачами и расходами электричества они справляются на ура, при этом не стоят как половина автомобиля.

    Источник: http://generatorexperts.ru/alternativnye-istochniki/vetrovye-elektrostancii.html

    Самодельный ветрогенератор: как сделать своими руками на 220В с мощностью 4 кВт, подготовка и сборка

    Ветровые электростанции для дома своими руками: описание, виды и мощность

    В плане ветроэнергетических ресурсов Россия занимает довольно двойственное положение. С одной стороны, на ее долю приходится огромная площадь, богатая равнинными местами.

    С другой — ветры здесь медленные, имеют низкий потенциал. Они могут быть довольно буйными в местах, где проживает мало людей.

    В соответствии с этим становится актуальной задача обустройства самодельного ветрогенератора.

    Как минимум 1 раз в год увеличиваются тарифы на услуги электроэнергии, зачастую — в несколько раз. Это бьет по карману граждан, зарплата которых не растет столь же стремительно.

    Домашние умельцы раньше прибегали к простому, но довольно небезопасному и незаконному способу экономии на электроэнергии.

    Они прикрепляли к поверхности расходомера неодимовый магнит, после чего тот приостанавливал работу счетчика.

    Если указанная схема изначально работала слаженно, то в дальнейшем с ней возникали проблемы. Объяснялось это несколькими причинами:

    1. Контролеры стали чаще ходить по домам и проводить внеплановые проверки.
    2. На счётчики стали приклеивать особые стикеры, под воздействием которых стали темнеть магнитные поля. Соответственно, вычислить такого нарушителя не составляло проблемы.
    3. Стали выпускаться новые счётчики, которые не имели восприимчивости к магнитному полю. Вместо стандартных моделей появились электронные узлы.

    Всё это подтолкнуло людей к поиску альтернативных источников электроэнергии, к примеру, ветрогенераторов. Если человек проживает в областях, где регулярно дуют ветры, такие приспособления становятся для него «палочкой-выручалочкой». Устройство использует силу ветра для получения энергии.

    Корпус оснащен лопастями, приводящими в движение роторы. Электроэнергия, полученная таким образом, трансформируется в постоянный ток. В дальнейшем она переходит к потребителям либо накапливается в аккумуляторе.

    Самодельный ветрогенератор может выступать в качестве главного или дополнительного источника энергии.

    В качестве вспомогательного устройства он может греть воду в бойлере либо подпитывать домашние светильники, тогда как вся остальная электроника работает от главной сети.

    Возможна работа таких генераторов и в качестве главного источника там, где дома не подключены к электричеству. Здесь устройства подпитывают:

    • лампы и люстры;
    • отопительное оборудование;
    • бытовую электронику.

    Ветровая электростанция способна подпитывать низковольтные и классические приборы. Первые работают от напряжения 12−24 Вольт, а ветрогенератор способен обеспечивать мощность на 220 Вольт. Он изготавливается по схеме с использованием инверторных преобразователей.

    Электричество накапливается в его аккумуляторе. Есть модификации на 12−36 Вольт. Они отличаются более простой конструкцией. Для них применяются стандартные контроллеры заряда аккумулятора. Чтобы обеспечить обогрев жилища, достаточно сделать ветрогенераторы своими руками нa 220 В.

    4 кВт — это мощность, которую обеспечит их двигатель.

    Особенности изделия

    Создавать ветряк своими руками выгодно. Достаточно узнать, что заводские изделия мощностью не больше 5 кВт стоят до 220000 р., как становится ясно, насколько лучше использовать доступные материалы и сделать их самостоятельно, ведь благодаря этому удастся сэкономить немало средств.

    Безусловно, заводские модификации редко ломаются и являются более надежными. Но уж если поломка случится, придется потратить огромные суммы на покупку запасных узлов.

    Магазинные модели часто недоступны большинству граждан. Чтобы окупить затраты на покупку такого устройства, требуется от 10 до 12 лет, хотя отдельные виды устройств и отбивают эти расходы чуть раньше.

    Сделав ветрогенератор 2 кВт своими руками, можно получить далеко не самую совершенную конструкцию, но в случае поломки ее удастся легко отремонтировать самостоятельно.

    Миниатюрный ветряк малой мощности способен собрать без проблем любой человек, который умеет обращаться с инструментами.

    Ключевые узлы

    Как говорилось, ветряной генератор можно сделать в домашних условиях. Надо подготовить определенные узлы для его надежного функционирования. Они включают:

    1. Лопасти. Изготавливать их можно из разных материалов.
    2. Генератор. Его тоже можно собрать собственноручно или же купить готовый.
    3. Хвостовая зона. Используется для движения лопастей по направлению вектора, обеспечивая предельно возможный КПД.
    4. Мультипликатор. Увеличивает скорость вращения ротора.
    5. Мачта для крепежа. Она играет роль элемента, на котором зафиксированы все указанные узлы.
    6. Натяжные тросы. Необходимы для фиксации конструкции в целом и защиты от разрушения под воздействием ветра.
    7. Аккумулятор, инвертор и контроллер заряда. Способствуют преобразованию, стабилизации энергии и ее накапливанию.

    Новичкам следует рассматривать простые схемы роторного ветрогенератора.

    Инструкция по изготовлению

    Ветряк можно изготавливать даже из пластиковых бутылок. Он будет крутиться под действием ветра, издавая при этом шум. Возможных схем обустройства таких изделий существует много. Ось вращения допустимо располагать в них вертикально или горизонтально. Эти устройства используются в основном для борьбы с вредителями на приусадебном участке.

    Самодельный ветрогенератор похож на бутылочный ветряк по конструкции, но размеры его больше, и он отличается более основательной конструкцией.

    Если к ветряку для борьбы с кротами на огороде приделать мотор, он сможет давать электроэнергию и подпитывать, например, светодиодные светильники.

    Сборка генератора

    Для сборки ветряной электростанции обязательно потребуется генератор. В его корпус необходимо поставить магниты, которые будут обеспечивать электроэнергию в обмотках.

    Такой тип устройства имеют отдельные виды электродвигателей, к примеру, которые установлены в шуруповёртах. Но изготовить из шуруповерта генератор не удастся. Он не обеспечит необходимой мощности.

    Его хватит разве что на подпитку небольшой светодиодной лампы.

    Из автомобильного генератора ветряную электростанцию тоже вряд ли получится сделать. Объясняется это тем, что в данном случае применяется обмотка возбуждения, получающая питание от аккумулятора, почему он и не подходит для этих целей.

    Следует подбирать самовозбуждающийся генератор оптимальной мощности либо купить готовую модель. Эксперты рекомендуют приобретать его в готовом виде, т. к. это устройство обеспечит высокий КПД, но никто не мешает сделать его своими руками.

    Предельная мощность у него будет находится на уровне 3,5 кВт.

    Что потребуется взять:

    1. Статор. Для него используется 2 металлических листа, разрезанных на круги диаметром 500 мм. На каждый кусок наклеивают 12 неодимовых магнитов с диаметром 50 мм. Фиксируют их, несколько отступив от краев изделий, обязательно с чередованием полюсов. То же самое делают со второй окружностью, но полюсы ставят со сдвигом.
    2. Ротор. Конструкция включает в себя 9 катушек, которые наматываются медной проволокой диаметром 3 мм. Необходимо проделать по 70 витков во всех катушках. Чтобы разместить их, следует обустраивать немагнитную основу.
    3. Ось. Проделывают её в середине ротора. Надо отцентровать конструкцию, иначе она рассыплется под воздействием ветра.

    Ставят ротор и статор и на дистанции 2 мм. Обмотки объединяют таким образом, чтобы получился 1-фазный источник переменного тока.

    Создание лопастей

    В ветреную погоду из готового устройства можно добывать 3,5 кВт мощности. При средней интенсивности воздушного потока этот показатель составляет не более 2 кВт. Устройство бесшумное, если сравнивать с моделями на электродвигателе.

    Следует подумать о месте монтажа лопастей. В рассматриваемом примере изготавливается простая модификация ветрогенератора горизонтального типа с тремя лопастями.

    Можно попробовать изготовить вертикальной вариант, но КПД у него будет пониженным. В среднем он составит 0,3. Единственным преимуществом такой конструкции будет возможность работы при любом направлении ветра.

    Простые лопасти изготавливаются с помощью таких материалов:

    1. Древесина. Ее недостатком является появление трещин через некоторое время после запуска.
    2. Полипропилен. Идеальный вариант для генераторов небольшой мощности.
    3. Металл. Считается долговечным и надежным материалом, из которого можно изготавливать любые по размеру лопасти. Лучше всего подходит в данном случае дюралюминий.

    Одно дело — изготовить своими руками лопасти для ветрогенератора, и совсем другое — обеспечить сбалансированность конструкции. Если все нюансы не будут учтены, сильный ветер без особого труда разрушит мачту. Как только лопасти будут изготовлены, вместе с ротором их устанавливают на монтажную площадку, где будет закреплена хвостовая часть.

    Запуск и оценка эффективности

    Даже если ветрогенератор был изготовлен по всем правилам, ошибочный выбор места для размещения мачты может сыграть злую шутку с мастером. Элемент должен стоять вертикально.

    Генератор вместе с лопастями лучше разместить как можно выше — там, где «гуляют» сильные ветры. Поблизости не должно располагаться домов, любых крупных зданий, отдельно растущих деревьев. Всё это будет загораживать потоки воздуха.

    Если обнаружены какие-либо помехи, следует разместить генератор на определенном расстоянии от них.

    После того как установка начнёт работать, следует подсоединить мультиметр к ветви генератора и проверить, имеется ли напряжение. Систему можно считать готовой к полноценной эксплуатации. После этого остается выяснить, какое напряжение поступит в жилище и каким образом это будет происходить.

    Процесс подключения в доме

    После обустройства практически бесшумного ветряка с хорошей мощностью необходимо подключить к нему бытовые приборы. Собирая собственноручно такое устройство, следует позаботиться о покупке инверторного преобразователя с эффективностью 99%. В таком случае потери на переход постоянного тока в переменный будут наименьшими, а в корпусе будут присутствовать три узла:

    1. Аккумуляторный блок. Способен впрок накапливать энергию, которая генерируется устройством.
    2. Контроллер заряда. Обеспечивает более продолжительный срок службы аккумуляторных батарей.
    3. Преобразователь. Трансформирует постоянный ток в переменный.

    Можно устанавливать оборудование для питания осветительных приборов и бытовой техники, которые могут функционировать на напряжении 12−24 Вольт. Потребность в инверторном преобразователе в таком случае отсутствует. Для приборов, позволяющих готовить пищу, лучше задействовать газовое оборудование с питанием от баллона.

    Источник: https://220v.guru/vse-ob-elektroenergii/energiya-vetra/kak-sdelat-samodelnyy-vetrogenerator-na-220-v-4-kvt.html

    Поделиться:
    Нет комментариев

      Добавить комментарий

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