Energia eoliană pentru casă. Ce este o centrală eoliană pentru casă. Problemele de mediu ale parcurilor eoliene

Instalațiile eoliene electrice (WPP) convertesc energia maselor atmosferice în mișcare, care într-o măsură sau alta este disponibilă oriunde în lume, direct în energie electrică. Acesta este exact ceea ce stă la baza efectului economic și de mediu pozitiv al utilizării turbinelor eoliene.

Avantajele energiei eoliene

Soluțiile tehnologice moderne fac posibilă producerea de generatoare eoliene cu putere variind de la câțiva kW la sute de MW. Adică, turbinele eoliene pot furniza energie electrică atât zonelor industriale întregi, cât și căsuțelor rezidențiale individuale. Pe lângă avantajele pur economice, energia eoliană are un alt avantaj incontestabil - pune o presiune semnificativ mai mică asupra ecologiei și biosferei Pământului. Prin urmare, site-ul autorizat „Alternative Energy” (http://altenergiya.ru/) confirmă pe bună dreptate gândurile profunde ale lui V.V., exprimate la mijlocul secolului al XX-lea:

… vânzările de parcuri eoliene mici care pot valorifica energia eoliană în aproape orice regiune (chiar și acolo unde nu există suficientă energie eoliană pentru uz industrial) sunt în continuă creștere. Se preconizează că astfel de surse alternative de energie vor fi folosite din ce în ce mai pe scară largă, atât public, cât și privat, până când vor înlocui în cele din urmă energia tradițională bazată pe combustibili fosili.

Avantajele economice ale energiei eoliene de uz casnic (instalații cu o capacitate de 3–15 kW) includ următorii factori:

  • Sursă inepuizabilă de energie;
  • Energie ecologică curată;
  • Viteza de construcție a unei turbine eoliene;
  • Perioada scurtă de rambursare a investițiilor de capital;
  • Nu sunt necesare locuri speciale pentru instalarea echipamentelor.

Dezavantajul turbinelor eoliene mici este practic un factor - dependența directă a puterii generate de presiunea fluxului de aer, care în majoritatea regiunilor Pământului nu este stabilă. Prin urmare, pentru o sursă de energie stabilă și de înaltă calitate a aparatelor de uz casnic, sunt necesare echipamente suplimentare, cum ar fi baterii și redresoare cu semiconductor..

Studiul potenţialului energetic al teritoriului

Privind în viitorul secolului XXI, lipsa alternativelor la dezvoltarea energiei eoliene este evidentă. Prin urmare, în țările avansate se efectuează studii asupra potențialului teritoriilor în vederea utilizării acestora pentru construcția de turbine eoliene mari.

Stațiile de energie alternativă ocupă de obicei suprafețe mari. În consecință, în primul rând, se acordă atenție unor astfel de domenii care, nici pe termen lung, nu pot fi implicate în alte activități economice:

  • Deșerturi;
  • înălțimi de munte;
  • Zone de rafturi;
  • Zonele de coastă ale mărilor și oceanelor și altele.

În special, populara resursă de internet windypower.blogspot.com/p/blog-page_8642.html oferă următoarele informații:

Se efectuează un studiu preliminar al potențialului zonei. Anemometrele sunt instalate la o altitudine de 30 până la 100 de metri și, timp de unul până la doi ani, colectează informații despre viteza și direcția vântului. Informațiile obținute pot fi combinate în hărți ale disponibilității energiei eoliene. Astfel de carduri permit potențialilor investitori să evalueze rata de rentabilitate a investiției a proiectului

Capacitatea centralelor eoliene industriale

Turbinele eoliene industriale au o mare varietate de capacități, în funcție de potențialul energetic al unei anumite zone. Tehnologiile moderne fac posibilă producerea în masă chiar și a echipamentelor de generare nestandardizate, cu o perioadă de amortizare de 3 – 5 ani.

Astăzi, cel mai mare parc eolian terestră este situat la Tehachapi Pass din California. Capacitatea sa totală, comparabilă cu capacitatea marilor centrale termice, este deja de 1550 MW.. În viitor, este planificată creșterea capacității instalate a parcului eolian ALTA la 3000 MW. Utilizează turbine eoliene de 1,5 și 3,0 MW.

Puterile care dețin zone mari de raft dezvoltă în mod activ energia eoliană offshore. Danemarca și Marea Britanie sunt lideri în acest domeniu. Astfel de turbine eoliene sunt instalate la 10–50 km de coastă într-o mare cu adâncimi mici și sunt foarte eficiente, deoarece vânturile maritime constante bat acolo. Cel mai mare parc eolian dintre cei care operează în zonele offshore ale lumii este stația britanică London Array cu o capacitate de operare de 630 MW.

Sunt de asemenea dezvoltate tipuri exotice de parcuri eoliene, cum ar fi plutitoare și plutitoare. Până acum, este vorba de instalații cu unul sau un grup mic de generatoare cu o capacitate de 40 - 100 kW fiecare. Dar, în timp, este planificată creșterea capacității unităților de la centralele electrice plutitoare la 6,3 MW. În special, companiile daneze și italiene s-au apropiat deja de astfel de capacități.

Parcuri eoliene pentru furnizarea de energie electrică cabanelor și întreprinderilor mici și prețurile acestora.

Pentru a acoperi pe deplin nevoile unei case de tara, unei ferme, unui restaurant sau unei piete, este suficient sa ai o instalatie cu o capacitate de 20 kW sau chiar mai putin. Pentru o clădire rezidențială, de exemplu, puterea nominală a generatorului este selectată la o rată de 1 kW la 12 m2 de suprafață, dacă temperatura de iarnă nu scade sub 18 C cu o viteză medie zilnică a vântului de 6,3 m/s sau Mai mult.

Costul unei centrale electrice pentru nevoile casnice și întreprinderile mici depinde de puterea nominală a generatorului electric și este de aproximativ 50 de mii de ruble pe 1 kW pentru centralele eoliene de până la 3 kW, 40 de mii de ruble/kW - pentru centralele eoliene în sus la 10 kW și aproximativ 30 mii ruble/kW – pentru centralele eoliene de peste 10 kW.

Perioada de amortizare a unei centrale electrice autonome este de 5 - 7 ani, astfel încât 1 kW din puterea nominală instalată a generatorului pe an poate genera atâta energie cât echivalează cu arderea a 2 tone de cărbune de înaltă calitate.. În special, turbina eoliană ESO-0020 cu o putere electrică nominală de 20 kW, prezentată pe site-ul „Materiale educaționale ale VGUES (http://abc.vvsu.ru/) are următorii parametri:

  • Costul energiei electrice este de 0,02 USD/kWh;
  • Producția anuală de energie electrică energie - mai mult de 70.000 kWh;
  • Perioada de rambursare – până la 7 ani;
  • Durată de viață – 20 de ani.

Video

Centrale eoliene- Aceasta este cea mai alternativă opțiune pentru economisirea energiei electrice astăzi.

Foarte des, astfel de instalații pot fi găsite în căsuțele de vară.

Oamenii le folosesc în locuri în care zonele suburbane sunt îndepărtate de rețelele electrice principale. Dar acesta nu este singurul motiv. Majoritatea oamenilor folosesc centralele eoliene din motive de economie și autonomie.

Centralele eoliene au propriile lor caracteristici pe care potențialii cumpărători trebuie să le cunoască și modul în care productivitatea depinde de competența lor.

Principalul stimulent pentru achiziționarea unui generator eolian- aceasta este, fără îndoială, oportunitatea sa. Unul dintre criteriile principale pentru atingerea acestui obiectiv este cerințele vântului. Se știe că viteza medie anuală a vântului este de aproximativ 4,0-4,5 m/s, această cifră este mai mult decât suficientă pentru ca o centrală eoliană casnică să fie profitabilă de utilizat, adică face posibilă economisirea energiei electrice.

Pentru a estima viteza vântului în zona dvs., puteți utiliza o hartă a vântului. Dacă doriți să măsurați viteza vântului cu acuratețe maximă, ar trebui să achiziționați un dispozitiv special care vă va ajuta în acest sens.

Această invenție include o parte numită anemometru. Cu ajutorul lui, primești un semnal echivalent cu viteza vântului. De asemenea, veți avea nevoie de un dispozitiv care să citească semnalele pe care le dă anemometrul. Există și alte dispozitive de acest tip.

Pentru ca datele să fie cât mai exacte posibil, astfel de dispozitive trebuie instalate la înălțime, astfel încât factorii externi, cum ar fi copacii, diferitele clădiri etc., să nu denatureze rezultatele dispozitivului.

Componentele dispozitivului

Atunci când achiziționați centrale eoliene de acasă, este foarte important să cunoașteți componentele acesteia, acest lucru vă va oferi posibilitatea de a fi mai competent în această problemă și de a alege cel mai bun model pentru casa dvs.

Centrala eoliana include:

  1. Rotor cu palete(în funcție de model, generatoarele eoliene sunt împărțite în două pale, trei pale și mai multe pale).
  2. O cutie de viteze, cu alte cuvinte, o cutie de viteze. Sarcina sa este de a regla viteza dintre rotor și generator.
  3. Husa de protectie- numele său vorbește de la sine este conceput pentru a proteja toate componentele unei centrale eoliene de influențele externe.
  4. „Coada” unei turbine eoliene- necesar pentru a roti structura în direcția vântului.
  5. Baterie– scopul său principal este acumularea de energie electrică. Acest lucru se datorează faptului că condițiile meteorologice nu sunt întotdeauna favorabile pentru o centrală eoliană, iar cu ajutorul acestei componente se economisește o anumită cantitate de energie.
  6. Instalare invertor– conceput pentru a transforma curentul continuu în curent alternativ. Acest lucru este necesar pentru a asigura funcționarea aparatelor electrocasnice.


Tipuri și principiu de funcționare

Centralele eoliene sunt împărțite în tipuri în funcție de următoarele patru criterii:

  1. În direcția axei de rotație a lamelor(împărțite în orizontală și verticală. Cele verticale sunt mai rezistente la condițiile externe, dar produc mai puțină energie electrică).
  2. După numărul de lame(în acest caz, generatoarele eoliene sunt cu două, trei și mai multe pale).
  3. Dupa materialul folosit(se disting prin palete rigide și cu pânze. Principala diferență este că paletele sunt mai ieftine, dar sunt mai puțin rezistente);
  4. După metoda de control a lamelor(există cu pas fix și variabil al lamei. Experții recomandă un pas fix al lamei, deoarece pasul variabil provoacă dificultăți în utilizare).

Atunci când alegeți o centrală electrică, ar fi indicat să știți care este principiul de funcționare al generatorului eolian. Principiul de funcționare al instalației este extrem de simplu. Designul constă dintr-o tijă cu lame montate pe un catarg metalic, care se rotesc cu ajutorul vântului și rotesc rotorul generatorului.

Înainte ca curentul să fie furnizat în compartimentul bateriei, acesta trece printr-un convertor, unde curentul alternativ este transformat în curent continuu la o tensiune de 220 volți cu o frecvență de 50 herți și alimentează casa cu energie electrică pe vreme calmă.

Un generator eolian modern nu are nevoie de vânt puternic. Designul său este atât de bine gândit încât pentru o casă privată este suficientă o viteză a vântului de până la 4 - 5 m/s.

Avantaje și dezavantaje

Principalele avantaje ale generatoarelor eoliene:

  1. Costurile sunt destinate instalării și întreținerii dispozitivului. Nu mai sunt necesare cheltuieli, deoarece designul nu necesită combustibil pentru a funcționa.
  2. Nu trebuie să controlați sau să interferați cu funcționarea morii de vânt, deoarece generarea de energie are loc ori de câte ori este vânt.
  3. În funcție de tipul de generator, nu va produce zgomot inutil.
  4. Aparatul este potrivit pentru majoritatea condițiilor climatice.
  5. Uzura părților este nesemnificativă.

Principalele dezavantaje ale unei centrale eoliene:

  1. În anumite moduri sau când catargul nu este instalat corect, un generator eolian poate produce infrasunete.
  2. catarg înalt necesită neapărat împământare.
  3. Nevoia de prevenire regulată.
  4. Posibilitatea de deteriorare a dispozitivuluiîn timpul uraganelor etc.

Selectarea dimensiunii și locației

Dimensiunea unui parc eolian este o problemă foarte importantă pentru potențialii cumpărători. Pentru a determina dimensiunea, trebuie să studiați cu atenție - câtă energie consumați într-o lună? Cifra rezultată trebuie înmulțită cu 12 luni.

Apoi, trebuie să utilizați formula: AEO = 1,64 * D*D * V*V*V.

Notații pe care trebuie să le cunoașteți când utilizați formula:

  1. AEO- energia electrică pe care o folosiți pe an.
  2. D– diametrul rotorului, care este indicat în metri.
  3. V– viteza medie anuală a vântului, indicată în m/sec.

Deci, aceste calcule vă vor ajuta să determinați ce dimensiune a generatorului aveți nevoie în funcție de consumul de energie.

Când vă gândiți să cumpărați o centrală eoliană pentru casa dvs., trebuie să studiați cât mai precis posibil toate detaliile asociate designului, deoarece măsura în care obiectivul dvs. va fi îndeplinit depinde de acest lucru.

Când amplasați un generator eolian, trebuie să luați în considerare următorii factori:

  1. Nu ar trebui să existe copaci lângă instalația dvs, diverse clădiri și alte lucruri care ar putea interfera cu productivitatea maximă a generatorului dvs.
  2. Cel mai bine este să instalați generatorul eolian pe o structură special construită, care ar trebui să fie cu câțiva metri mai mare decât obstacolele situate la o distanță de cel puțin 200 de metri.
  3. Se recomanda amplasarea centralelor eoliene la o distanta de aproximativ 30-40 de metri de cladirile rezidentiale, deoarece creează un anumit zgomot care aduce disconfort.

De asemenea, trebuie să țineți cont de faptul că nu veți putea obține în mod constant același rezultat de la centrala eoliană, deoarece condițiile naturale se schimbă, pot exista rafale diferite de vânt în același loc și, în consecință, cantitatea de energie pe care o aveți. primirea va fi dinamică.

Prezentare generală a prețurilor

În cele mai multe cazuri, prețul centralelor eoliene depinde de puterea acestora. În condiții casnice, generatoarele cu o putere de la 5 până la 50 kW sunt destul de suficiente.

Mai multe detalii despre raportul de preț și tipurile de generatoare:

  1. Generatoare eoliene cu o putere de 3 kW /48V– cost aproximativ 93.000,00 ruble. Acestea pot fi folosite nu numai ca sursă suplimentară de alimentare cu energie, ci și ca sursă principală. Astfel de modele sunt capabile să furnizeze energie electrică unei cabane.
  2. Generatoare eoliene cu o putere de 5 kW /120V– aproximativ 220.100,00 ruble. Acest design poate furniza energie unei întregi case. Puteți porni simultan un număr destul de mare de aparate electrocasnice.
  3. Generatoare eoliene cu o putere de 10 kW/240V– prețuri în limita de 414.000,00 ruble. Este suficient să alimentați o fermă sau mai multe case. Pe lângă aparatele electrocasnice, puteți folosi, de exemplu, unelte electrice de construcție toată ziua fără probleme. Astfel de generatoare electrice sunt adesea folosite pentru supermarketuri pentru a asigura funcționarea constantă a departamentelor și supravegherea video.
  4. Generatoare eoliene cu o putere de 20 kW/240V– prețul unui astfel de dispozitiv este de 743.700,00 RUB. Centralele electrice de acest tip sunt foarte puternice. Ei sunt capabili să furnizeze energie electrică unui întreg sistem de apă. În condiții casnice, va putea să furnizeze mai mult decât pe deplin energie unei case uriașe.
  5. Generatoare eoliene cu o putere de 30 kW/240V– costă în 961.800,00 ruble. Acest model este atât de puternic încât poate furniza energie electrică unei clădiri cu cinci etaje.
  6. Generatoare eoliene cu o putere de 50 kW/380V– preț aproximativ aproximativ 3.107.000,00 ruble. Acest model nu este rațional pentru utilizare în condiții casnice, deoarece este atât de puternic încât poate furniza energie mai mult decât mai multor clădiri cu mai multe etaje.

La achiziționarea unei centrale electrice de acasă, merită să știți că în majoritatea cazurilor prețurile sunt indicate pentru setul complet, dar puteți adăuga sau exclude singur anumite componente. Acest lucru este supus la discreția dumneavoastră personală.

Eficiență și rambursare

Centralele eoliene pentru casă sunt o soluție alternativă pentru economisirea energiei. Au devenit destul de răspândite.

Pentru a furniza energie unei întregi case, este suficient să folosiți un singur generator eolian și, în același timp, să nu vă limitați prin economisirea energiei electrice.

De asemenea, este benefic ca pentru a obține un astfel de efect, o viteză minimă a vântului de 1,8 până la 4,5 metri pe secundă este suficientă.

Dar condițiile meteorologice nu sunt întotdeauna potrivite pentru un generator eolian, așa că trebuie să achiziționați un generator de rezervă care să ofere o rezervă de energie. Acest lucru va oferi oportunitatea de a crește productivitatea parcului eolian de acasă.

Printre aspectele pozitive ale instalării, este de remarcat următoarele:

  1. Cheltuind o sumă mare pe un generator electric, nu va mai trebui să cheltuiți bani, deoarece nu este nevoie de combustibil pentru a opera dispozitivul. Adică, achiziția dvs. se va putea plăti singură în câțiva ani.
  2. Performanța generatorului eolian nu depinde de perioada anului sau alte condiții meteorologice, funcționarea sa nu se oprește nici iarna, ceea ce este, fără îndoială, un plus, deoarece în sezonul de iarnă consumul de energie este mai mare decât în ​​altele. Acest fapt mărturisește, fără îndoială, eficacitatea și rambursarea acestuia.
  3. Uzură minoră a pieselor generatorului, ținând cont de întreținerea regulată a generatorului eolian, care este necesară. Cu instalarea corectă și competentă, precum și exploatarea unei centrale eoliene pentru casa dvs., vă poate servi mai mult de treizeci de ani, ceea ce este, fără îndoială, un avantaj semnificativ.

Perioada completă de rambursare pentru centralele eoliene este de aproximativ 5-7 ani, iar apoi veți putea folosi electricitatea absolut gratuit.

O centrală eoliană (WPP) este o sursă alternativă de energie ecologică. Un parc eolian este un număr de centrale eoliene distribuite sau concentrate (generatoare eoliene sau turbine eoliene) conectate într-o rețea comună (cascade). Cele mai mari parcuri eoliene pot consta din sute sau mai multe generatoare eoliene care funcționează atât pe cont propriu, cât și pe o singură unitate de putere comună. Pentru parcurile eoliene, cele mai eficiente regiuni sunt cele cu o viteză medie a vântului de peste 4,5 m/s.

Rusia are resurse mari de energie eoliană în total, potențialul eolian al țării este estimat la aproximativ 14.000 TWh/an. Cea mai mare stație eoliană din Rusia este parcul eolian Zelenogradskaya (5,1 MW), remarcăm și parcul eolian Anadyr, parc eolian Zapolyarnaya și Tyupkildy. Capacitatea totală a parcurilor eoliene care operează în Rusia este de peste 16,5 MW. Pe lângă energia electrică, energia eoliană este folosită pentru a genera energie termică și mecanică.

„Turbina eoliană Zelenograd este situată în apropierea satului Kulikovo, districtul Zelenograd, regiunea Kaliningrad.

Turbina eoliană transformă energia cinetică a fluxurilor de aer în energie mecanică, care este folosită pentru a roti rotorul generatorului de curent electric. Turbinele eoliene industriale sunt utilizate în construcția de centrale eoliene. Puterea lor poate ajunge la 7,5 MW, depinde de proiectarea morii de vânt, de puterea fluxului de aer, de densitatea aerului și de zona suprafeței suflate. O turbină eoliană industrială constă de obicei dintr-o fundație, un dulap de control al puterii, un turn, o scară, un mecanism de rotire, o nacelă, un generator electric, un mecanism de urmărire a vântului, un sistem de frânare, o transmisie, lame, un caren, comunicații. și un sistem de protecție împotriva trăsnetului. Turbinele eoliene vin cu axă de rotație verticală (lame rotative etc.) și axă orizontală - rotație circulară, cele mai frecvente datorită simplității și randamentului ridicat.

Dispozitivul generator eolian include o turbină eoliană (învârtită de pale sau un rotor) și un generator electric. Electricitatea primită de la generator este de obicei furnizată dispozitivului de gestionare a bateriei, după care se acumulează în baterii și, folosind un invertor conectat la rețea, este transformată în curent alternativ de puterea, frecvența și tensiunea necesară (de exemplu: 50 Hz/220 V). Turbina eoliană la ieșirea regulatorului electric are 24, 48 sau 96 volți DC. Bateriile stochează energie pentru utilizare atunci când nu există vânt. Schema circuitului de interacțiune dintre turbinele eoliene și dispozitive poate fi modificată și îmbunătățită în orice mod.

Tipuri de centrale eoliene.

Cel terestru este cel mai comun tip. Generatoarele eoliene de aici sunt situate la altitudini mari (munti, dealuri). Cel mai mare parc eolian este Californian Alta din SUA, cu o capacitate de 1,5 GW. Generatoarele eoliene la o altitudine de peste 500 m deasupra nivelului mării sunt o varietate montană de stații la sol.

Cel offshore se construiește în mare, la 10-60 km de coastă. Oferă avantajul absenței teritoriilor terestre desemnate și eficiență ridicată datorită constanței vântului maritim. În comparație cu la sol, este mai scump.

Cea mai mare stație, London Array, din Marea Britanie produce 630 MW de energie electrică.

Coastal este construit în zonele de coastă ale mărilor și oceanelor, ceea ce este cauzat de briza marină zilnică.

Cea plutitoare este o specie relativ nouă. Este instalat pe o platformă plutitoare la o oarecare distanță de mal.

Soaring, unde turbinele eoliene sunt amplasate la înălțime deasupra solului pentru a exploata curenți de aer mai puternici și mai persistenti.

Avantajele turbinelor eoliene:

  1. Instalare și întreținere ieftine
  2. Nu este nevoie de personal mare
  3. Ecologic (chiar și atunci când este distrus), fără emisii în atmosferă, perturbarea ecosistemului și a peisajului
  4. Regenerarea sursei de energie
  5. Nu este nevoie de o zonă specială dedicată în jurul gării
  6. Nivel ridicat de profit net pentru proprietari datorită raportului ridicat dintre costul curent al energiei electrice și costul minim de obținere a acestei energie

Dezavantajele turbinelor eoliene:

  1. Barieră ridicată la intrarea în afaceri. Construcția de parcuri eoliene, calcule precise de determinare a terenului bazate pe citiri pe termen lung
  2. Imposibilitatea de a prognoza cu exactitate cantitatea de energie produsă din cauza naturii spontane a vântului
  3. Putere redusă
  4. Nivel ridicat de zgomot, care poate afecta negativ mediul (cu toate acestea, tehnologiile moderne fac posibilă atingerea unor niveluri de zgomot apropiate de cele ale mediului natural aflat deja la 30 de metri de turbină)
  5. Posibilitatea de deteriorare a păsărilor și denaturarea semnalelor de televiziune și radio

Proiecte de turbine eoliene ale viitorului:

Vânturi în loc de lame. Instalarea în proiectul unui oraș „verde” fără mașini Masdar lângă Abu Dhabi. 1203 tulpini eficiente energetic de 55 m înălțime la o distanță de 10-20 m una de cealaltă se vor „crește” de la sol, se vor legăna în vânt și astfel vor genera energie prin comprimarea discurilor ceramice ale straturilor de electrozi.

Turbina eoliană super-masivă Aerogenerator X diferă de turbinele eoliene clasice prin dimensiunea impresionantă și producția de energie de 3 ori mai mult decât o turbină eoliană convențională (10 MW). Anvergura lamei este de 275 m. Designul este folosit lat, nu înalt. Moara de vânt se rotește pe suprafața mării ca un carusel.

Oraș norvegian al turbinelor de pe coasta Stavanger. Întrucât Uniunea Europeană și-a stabilit obiectivul de a furniza energie în proporție de cel puțin 20% din forțele naturale, este posibil ca Norvegia să devină principalul producător de energie prin vânt și apă. Multe turbine eoliene conectate vor fi un adevărat oraș cu două milioane de locuri de muncă. Această energie ar trebui să fie suficientă pentru Norvegia și o parte a Europei. Până în 2020, dezvoltatorii se așteaptă să furnizeze 12% din aprovizionarea cu energie a lumii. Turbinele ecologice vor economisi peste 10.700 de milioane de tone de emisii de dioxid de carbon.

Energia eoliană

Energia maselor de aer în mișcare este enormă. Rezervele de energie eoliană sunt de peste o sută de ori mai mari decât rezervele de energie hidroelectrică ale tuturor râurilor de pe planetă. Vânturile bat în mod constant și peste tot pe pământ - de la o adiere ușoară care aduce răcoare binevenită în căldura verii până la uragane puternice care provoacă pagube și distrugeri incalculabile. Oceanul de aer în fundul căruia trăim este mereu agitat. Vânturile care bat pe întinderile vaste ale țării noastre ar putea satisface cu ușurință toate nevoile sale de energie electrică! De ce o sursă de energie atât de abundentă, accesibilă și prietenoasă cu mediul este atât de puțin folosită? Astăzi, motoarele eoliene furnizează doar o miime din necesarul de energie al lumii.

Chiar și în Egiptul Antic, trei mii și jumătate de ani î.Hr., motoarele eoliene erau folosite pentru a ridica apa și a măcina cereale. De mai bine de cincizeci de secole, morile de vânt cu greu și-au schimbat aspectul. De exemplu, în Anglia există o moară construită la mijlocul secolului al XVII-lea. În ciuda vârstei înaintate, ea lucrează regulat până în prezent. În Rusia, înainte de revoluție, existau aproximativ 250 de mii de mori de vânt, a căror capacitate totală era de aproximativ 1,5 milioane kW. Ei măcina până la 3 miliarde de kilograme de cereale pe an.

Tehnologia secolului al XX-lea a deschis oportunități complet noi pentru energia eoliană, a cărei sarcină a devenit diferită - generarea de energie electrică. La începutul secolului, N. E. Jukovski a dezvoltat teoria unui motor eolian, pe baza căruia se puteau crea instalații de înaltă performanță care să primească energie de la cea mai slabă briză. Au apărut multe modele de turbine eoliene care sunt incomparabil mai avansate decât vechile mori de vânt. Noile proiecte folosesc realizările multor ramuri ale cunoașterii.

Morile de vânt s-au dovedit a fi surse excelente de energie gratuită. Nu este de mirare că în timp au început să fie folosite nu numai pentru măcinarea cerealelor. Morile de vânt roteau ferăstraie circulare în gaterele mari, ridicau încărcături la înălțimi mari și erau folosite pentru a ridica apa. Alături de morile de apă, acestea au rămas practic cele mai puternice mașini din trecut. În Olanda, de exemplu, unde erau cele mai multe mori de vânt, acestea au funcționat cu succes până la jumătatea secolului nostru. Unele dintre ele sunt încă în vigoare astăzi.

Interesant, morile din Evul Mediu au provocat frică superstițioasă în rândul unora - chiar și cele mai simple dispozitive mecanice erau atât de neobișnuite. Millers au fost creditați cu comunicarea cu spiritele rele.

În zilele noastre, specialiștii aeronavelor care știu să selecteze cel mai potrivit profil al palei și să îl studieze într-un tunel de vânt sunt implicați în crearea modelelor de roți eoliene - inima oricărei centrale eoliene. Prin eforturile oamenilor de știință și inginerilor, au fost create o mare varietate de modele de turbine eoliene moderne.

Tipuri de generatoare eoliene

Au fost dezvoltate un număr mare de generatoare eoliene. În funcție de orientarea axei de rotație față de direcția curgerii, generatoarele eoliene pot fi clasificate:

Cu o axă orizontală de rotație paralelă cu direcția fluxului vântului;
cu o axă orizontală de rotație perpendiculară pe direcția vântului (asemănătoare cu o roată de apă);
cu o axă verticală de rotaţie perpendiculară pe direcţia fluxului vântului.

Aici este site-ul de energie eoliană. NPG „SINMET” este un PRODUCATOR ȘI PRODUCĂTOR autohton de centrale eoliene (generatoare eoliene), unul dintre liderii mondiali în domeniul energiei eoliene autonome - câștigător al Marelui Premiu și trei medalii de aur ale Expoziției Mondiale de Inovații de la Bruxelles „Eureka”. -2005”. NPG „SINMET” prezintă centrale eoliene autonome: un generator eolian cu o putere de 5 și un generator eolian cu o putere de 40 kW, precum și centrale eoliene-solare și eoliene-diesel pe baza acestora.

Centralele eoliene-diesel pot fi integrate în rețelele locale și, de asemenea, legate de panouri solare. Unitățile eoliene-diesel, în funcție de potențialul eolian al zonei, permit economisirea a 50-70% din combustibilul consumat de generatoarele diesel de putere comparabilă.

Principalele soluții de proiectare ale generatoarelor eoliene sunt protejate de brevete de invenție.

Energia eoliană

Omul folosește energia eoliană din timpuri imemoriale. Dar bărcile sale cu pânze, care au traversat oceanele de mii de ani, și morile de vânt au folosit doar o mică parte din acele 2,7 trilioane. kW de energie deținută de vânturile care bat pe Pământ. Se crede că din punct de vedere tehnic este posibil să se dezvolte 40 de miliarde de kW, dar chiar și acesta este de peste 10 ori potențialul hidroelectric al planetei.

De ce o sursă de energie atât de abundentă, accesibilă și prietenoasă cu mediul este atât de subutilizată? Astăzi, motoarele eoliene furnizează doar o miime din necesarul de energie al lumii.

Potențialul de energie eoliană al Pământului în 1989 a fost estimat la 300 de miliarde de kWh pe an. Dar doar 1,5% din această sumă este potrivită pentru dezvoltarea tehnică. Principalul obstacol pentru el este disiparea și inconstanța energiei eoliene. Variabilitatea vântului necesită construirea de acumulatori de energie, ceea ce crește semnificativ costul energiei electrice. Din cauza dispersiei, construcția de centrale solare și eoliene de putere egală necesită de cinci ori mai multă suprafață pentru acestea din urmă (totuși, aceste terenuri pot fi folosite și pentru nevoi agricole în același timp).

Dar există și zone pe Pământ în care vânturile bat cu suficientă consistență și forță. (Vântul care bate cu o viteză de 5-8 m/sec se numește moderat, 14-20 m/sec este puternic, 20-25 m/sec este furtunos, iar peste 30 m/sec este uragan). Exemple de astfel de zone sunt coastele mărilor de Nord, Baltice și arctice.

Cele mai recente cercetări vizează în primul rând obținerea de energie electrică din energia eoliană. Dorința de a stăpâni producția de mașini eoliene a dus la nașterea multor astfel de unități. Unele dintre ele ajung la zeci de metri înălțime și se crede că în timp ar putea forma o adevărată rețea electrică. Turbinele eoliene mici sunt proiectate pentru a furniza energie electrică caselor individuale.

Se construiesc centrale eoliene, predominant de curent continuu. Roata eoliană antrenează un dinam, un generator de curent electric care încarcă simultan bateriile conectate în paralel.

Astăzi, unitățile eoliene-electrice furnizează în mod fiabil lucrătorii din petrol cu ​​energie electrică; lucrează cu succes în zone îndepărtate, pe insule îndepărtate, în Arctica, în mii de ferme agricole, unde nu există așezări mari sau centrale electrice publice în apropiere.

Principala direcție de utilizare a energiei eoliene este generarea de energie electrică pentru consumatori autonomi, precum și energie mecanică pentru ridicarea apei în zone aride, în pășuni, drenarea mlaștinilor etc. În zonele cu condiții de vânt adecvate, turbinele eoliene complete cu baterii pot fi utilizate pentru alimentarea statiilor meteo automate, dispozitive de semnalizare, echipamente de comunicatii radio, protectie catodica impotriva coroziunii conductelor principale etc.

Potrivit experților, energia eoliană poate fi utilizată eficient în zonele în care întreruperile pe termen scurt ale aprovizionării cu energie sunt acceptabile fără daune economice semnificative. Utilizarea turbinelor eoliene cu stocare de energie le permite să fie folosite pentru a furniza energie aproape oricărui consumator.

Turbinele eoliene puternice sunt, de obicei, amplasate în zone cu vânt constant (pe coastele mării, în zonele de coastă puțin adânci etc.) Astfel de instalații sunt deja utilizate în Rusia, SUA, Canada, Franța și alte țări.

Utilizarea pe scară largă a unităților eoliene electrice în condiții normale este încă împiedicată de costul ridicat al acestora. Nu trebuie să spunem că nu este nevoie să plătiți pentru vânt, dar mașinile necesare pentru a-l folosi pentru a funcționa sunt prea scumpe.

La folosirea vântului, apare o problemă serioasă: un exces de energie în vremea vântului și lipsa acesteia în perioadele de calm. Cum se acumulează și se stochează energia eoliană pentru o utilizare viitoare? Cel mai simplu mod este ca o roată eoliană antrenează o pompă, care acumulează apă într-un rezervor situat deasupra, iar apoi apa care curge din aceasta antrenează o turbină de apă și un generator de curent continuu sau alternativ. Există și alte metode și proiecte: de la baterii convenționale, deși de putere redusă, până la volante gigantice care rotesc sau pomparea aerului comprimat în peșteri subterane, până la producerea hidrogenului ca combustibil. Ultima metodă pare deosebit de promițătoare. Curentul electric de la o turbină eoliană descompune apa în oxigen și hidrogenul poate fi stocat sub formă lichefiată și ars în cuptoarele centralelor termice, după cum este necesar.

Literatură

    Știință și viață, nr. 1, 1991 M.: Pravda.

    Tehnologia pentru tineret, nr. 5, 1990

    Felix R. Paturi Arhitecții secolului XXI M.: PROGRESS, 1979.

    Știință și viață, nr. 10, 1986 M.: Pravda.

    Bagotsky V.S., Skundin A.M.

    Surse de curent chimic M.: Energoizdat, 1981. 360 p.

    Korovin N.V. Noi surse de curent chimic M.: Energia, 1978. 194 p.

    Dr. Dietrich Berndt Nivelul de proiectare și limitele tehnice ale bateriilor sigilate Centrul de cercetare a bateriilor WARTA

    Lavrus V.S. Baterii și acumulatori K.: Știință și tehnologie, 1995. 48 p.

    Știință și viață, nr 5...7, 1981 M.: Pravda.

    Murygin I.V. Procese cu electrozi în electroliți solizi M.: Nauka, 1991. 351 p.

    Manualul de protecție a puterii American Power Conversion

    Shultz Yu. Echipamente electrice de măsurare 1000 de concepte pentru practicieni M.: Energoizdat, 1989. 288 p.

    Știință și viață, nr. 11, 1991 M.: Pravda.

    Yu S. Kryuchkov, I. E. Perestyuk Wings of the Ocean L.: Shipbuilding, 1983. 256 p.

    V. Brukhan. Potenţialul energetic eolian al atmosferei libere peste URSS Metrologie şi hidrologie. Nr. 6, 1989

    Nou om de știință nr. 1536, 1986

    Daily Telegraf, 25.09.1986

Cadrul clădirilor cu un etaj este format din cadre transversale articulate în partea de sus de structuri de căpriori. Rigiditatea transversală a clădirii este asigurată de stâlpi prinși rigid în fundație și de discul de acoperire.

În clădirile cu un acoperiș așezat peste o punte continuă de plăci de beton armat de dimensiuni mari, condițiile de funcționare ale cadrelor individuale sunt facilitate datorită transferului parțial al sarcinilor de către acoperișul „dur” către cadrele adiacente.

Clădirile cu acoperișuri din plăci așezate de-a lungul panelor sunt în condiții mai puțin favorabile, deoarece independența deformării cadrelor individuale atunci când sunt expuse la sarcini locale poate duce în unele cazuri la o deteriorare a proprietăților de funcționare ale clădirii.

Prin urmare, la proiectarea clădirilor cu macarale cu capacitate de ridicare semnificativă, precum și a celor fără macara cu o înălțime mare, trebuie prevăzute conexiuni longitudinale de-a lungul coardelor superioare ale structurilor de căpriori, combinând într-o oarecare măsură munca cadrelor în direcție transversală.

Asigurarea rigidității clădirii pe direcția longitudinală numai datorită stâlpilor este justificată din punct de vedere economic doar pentru clădirile fără macara: cu travee L≤ 24 m și înălțimi H ≤ 8,4 m, precum și pentru clădiri cu L= 30 m și H ≤7,2 m Pentru clădirile de înălțime mare și clădirile cu macarale rulante, este necesar să se prevadă legături de rigidizare verticală pe direcția longitudinală.

Astfel de legături se realizează între coloane și, dacă este necesar, în acoperișul clădirii.

Transferul sarcinilor vântului de la pereții de capăt la stâlpi și conexiunile verticale prin structurile de acoperiș este recomandabil numai pentru clădirile cu anumite deschideri și înălțimi. În clădirile cu deschidere lungă, cu înălțime mai mult sau mai puțin semnificativă, o astfel de utilizare a acoperișului face dificilă atașarea structurilor de ferme pe stâlpi, complică structurile care asigură stabilitatea acoperirilor și, în unele cazuri, nu poate fi realizată deloc fără a compromite. integritatea acoperișului și rezistența fixărilor acestuia la structurile fermelor.

Pereții de capăt ai unor astfel de clădiri ar trebui proiectați folosind ferme orizontale de vânt și transferându-le majoritatea covârșitoare a încărcăturii vântului.

Acoperișurile realizate din produse relativ mici așezate de-a lungul panelor pot absorbi încărcăturile vântului de pe pereții de capăt și le pot transfera pe coloane numai dacă sunt decuplate printr-un sistem de conexiuni orizontale transversale de-a lungul coardelor superioare ale structurilor căpriori.

Condițiile de utilizare a unor astfel de structuri, precum și a altor structuri secundare (conexiuni verticale între ferme, bare, bretele) depind de parametrii clădirii.

Toate clădirile industriale cu un etaj sunt împărțite în grupuri omogene din punct de vedere structural, în funcție de tipul de echipament de transport și de caracteristicile generale (înălțime și deschidere), care sunt prezentate în Tabelul 1 de mai jos.

Grupa I include clădirile cu deschideri de până la 24 m și o înălțime de până la 8 m, precum și clădirile cu deschideri de până la 30 m și o înălțime de până la 7 m.

Grupa II include clădirile cu rosturi de dilatație transversale cu: L= 18 m și H = 9 – 15 m; L= 24 m și H = 9 – 12 m; L ≥ 30 m și H = 9 – 10 m;

Grupa III include clădirile cu rosturi de dilatație transversale, dar mai înalte decât clădirile din grupa II, precum și clădirile fără rosturi de dilatație transversale cu travee L= 18 m, 24 m, 30 m, înălțime mai mare de 12 m.

Toate clădirile din nomenclatura specificată, cu excepția clădirilor din grupa A - b - I, necesită utilizarea racordurilor.

Tabelul 1

Grup de clădiri după înălțime cu acoperișuri fără acoperiș cu acoperișuri de-a lungul panelor
cu macarale rulante fără poduri rulante cu macarale rulante fără poduri rulante
Scăzut A – a – eu A-b-I B – a – I B-b-I
Medie A – a – II A – b – II B – a – II B – b - II
Ridicat A – a – III A – b – III B – a – III B–b — III

Conexiunile verticale de rigidizare între stâlpi sunt instalate în mijlocul blocului de temperatură al fiecărui rând longitudinal. În clădirile cu rulouri rulante, conexiunile verticale de-a lungul stâlpilor sunt dispuse numai la înălțimea fundului grinzilor macaralei (Fig. 1), iar în clădirile fără rulo rulant - până la înălțimea completă a stâlpilor. Între stâlpii de oțel ale clădirilor de macarale se instalează, de asemenea, conexiuni în părțile de supramacara ale stâlpilor, atât în ​​mijlocul blocului de temperatură, cât și în treptele sale extreme (Fig. 2 a, b). Când înălțimea părții de macara a coloanei de oțel depășește 8,5 m, conexiunile sunt dublate (Fig. 2 c).

Conform diagramei, conexiunile din oțel între stâlpi sunt împărțite în cruce și portal. Coloanele transversale sunt caracterizate printr-o distanță între coloane de 6 metri, în timp ce coloanele portal sunt caracterizate printr-o distanță între coloane de 12 metri.

2. Conexiuni verticale de-a lungul stâlpilor de oțel:

a – conexiuni transversale; b – conexiuni portal; c – conexiuni încrucișate duble

Pereții de capital amplasați în spațiul dintre coloane și legați ferm de acestea pot fi utilizați pentru a asigura rigiditatea longitudinală a clădirii în locul conexiunilor verticale numai dacă se garantează că acești pereți nu vor fi supuși demontarii în timpul funcționării sau reconstrucției clădirii.

În toate clădirile cu acoperiș de-a lungul panelor, este necesar să se prevadă rigidizări transversale orizontale, care sunt instalate de-a lungul coardelor superioare ale structurilor de căpriori în panourile exterioare ale fiecărui bloc de temperatură, indiferent de prezența sau absența parcurilor eoliene.

În clădirile înalte, parcurile eoliene orizontale sunt necesare la capetele clădirilor. În clădirile cu macarale rulante, ferme de vânt sunt instalate la nivelul vârfului grinzilor macaralei (Fig. 3).

Orez. 3. Dispunerea parcului eolian la nivelul grinzilor macaralei

Pentru a transmite presiunea fermelor de vânt de-a lungul liniei grinzilor macaralei, golurile dintre capetele grinzilor sunt umplute cu beton, iar fixarea grinzilor macaralei pe stâlpii panoului de legătură este calculată pentru a absorbi toate forțele orizontale. (inclusiv forțele de frânare longitudinală a macaralelor) care acționează de-a lungul liniei grinzilor macaralei.

În clădirile fără poduri rulante, parcurile eoliene trebuie să fie amplasate la nivelul vârfului brațurilor verticale.

În toate cazurile de utilizare a ferme de vânt în clădiri fără structuri de căpriori, între stâlpi trebuie instalate distanțiere la nivelul ferme de vânt pentru a transfera presiunea vântului de la ferme la conexiunile verticale.

În clădirile cu structuri de căpriori, fixarea lor pe coloane este calculată pentru sarcinile orizontale de la parcuri eoliene. Se recomandă umplerea golurilor dintre capetele structurilor de căpriori cu beton.

Toate sarcinile longitudinale suportate de elementele individuale ale clădirii trebuie în cele din urmă transferate la conexiuni verticale în rândurile longitudinale de stâlpi sau distribuite între stâlpi. Necesitatea unor dispozitive secundare pentru a asigura rezistența unităților și stabilitatea elementelor de acoperire implicate într-o astfel de transmisie este determinată în mare măsură de tipul de acoperiș.

În clădirile de tipurile A - a - I, II, III și A - b - I cu acoperișuri rigide fără pane, sarcinile vântului sunt distribuite prin acoperire între toate coloanele din rândurile longitudinale. Fixarea fiecăreia dintre structurile ferme de stâlpi în aceste cazuri trebuie să fie proiectată pentru partea din sarcina totală a vântului pe care o absoarbe.

Dacă este imposibil să se asigure rezistența necesară de fixare a structurilor ferme pe stâlpi (de exemplu, în acoperiri cu structuri ferme cu o înălțime mare pe suporturi), se instalează conexiuni verticale între stâlpii de susținere ai structurilor ferme în panourile exterioare. a blocului de temperatură. În același timp, între toate coloanele rândului de-a lungul capului acestora se instalează și distanțiere pentru a distribui presiunea vântului percepută de legătura verticală între toate coloanele rândului.

În clădirile de tip A - b - II, în care legăturile verticale între stâlpi sunt dispuse pe toată înălțimea stâlpilor, forțele vântului sunt transmise prin acoperire stâlpilor numai în punctele în care structurile de ferme sunt atașate stâlpilor de panoul de contravântuire. În acest caz, este necesar să se aranjeze conexiuni suplimentare în acoperire. Deci, cu o înălțime mică a structurilor de căpriori, distanțiere sunt instalate pe suportul dintre coloanele fiecărui rând longitudinal, transmițând sarcinile vântului către conexiunile verticale. Fixarea fiecărei structuri de căpriori pe coloane va funcționa numai pe partea sa din sarcina totală a vântului. Și cu o înălțime semnificativă a structurilor de ferme de pe suport (fermi de oțel și beton armat cu coarde paralele, ferme de beton armat fără contravântuiri etc.), între stâlpii de susținere ai fermelor la extremă trebuie instalate conexiuni verticale (C1). trepte ale blocului de temperatură, conectate printr-un lanț continuu de distanțiere. Capriorii din oțel sunt dezlegați suplimentar de-a lungul coardelor inferioare cu bretele (C2) și atașați la fermele rămase folosind bretele de-a lungul coardei inferioare (C3) și distanțiere de-a lungul coardei superioare (C4) (Fig. 4).

Orez. 4. Schema racordurilor in invelisul pe ferme din otel

În clădirile cu macarale rulante grele sau mai ales grele, de-a lungul marginilor longitudinale ale fiecărui bloc de temperatură se instalează distanțiere (C5) și bretele (C6) la nivelul coardei inferioare a fermelor (Fig. 4).

În clădirile cu felinare, în interiorul felinarului, se instalează distanțiere la mijlocul travei, conectând nodurile coardelor superioare ale structurilor ferme, precum și conexiuni verticale și orizontale în treptele extreme ale blocului de temperatură.

Legăturile sunt proiectate din profile laminate, îndoite, sudate îndoite sau țevi sudate electric.

Ele sunt fixate folosind șuruburi de precizie normală sau de înaltă rezistență, precum și prin sudare.

Data publicării: 2014-10-17; Citește: 8172 | Încălcarea drepturilor de autor ale paginii

Studopedia.org - Studopedia.Org - 2014-2018 (0,003 s)...

Conţinut:

Masele de aer au rezerve inepuizabile de energie, pe care omenirea le-a folosit din cele mai vechi timpuri. Practic, puterea vântului asigura deplasarea navelor sub vele și funcționarea morilor de vânt. După inventarea motoarelor cu abur, acest tip de energie și-a pierdut relevanța.

Numai în condițiile moderne energia eoliană a devenit din nou solicitată ca forță motrice aplicată generatoarelor electrice. Ele nu sunt încă utilizate pe scară largă la scară industrială, dar devin din ce în ce mai populare în sectorul privat. Uneori este pur și simplu imposibil să te conectezi la o linie de alimentare. În astfel de situații, mulți proprietari proiectează și fabrică un generator eolian pentru o casă privată cu propriile mâini din materiale vechi. Ulterior, acestea sunt utilizate ca surse principale sau auxiliare de energie electrică.

Teoria ideală a morii de vânt

Această teorie a fost dezvoltată în momente diferite de oameni de știință și specialiști din domeniul mecanicii. A fost dezvoltat pentru prima dată de V.P. Vetchinkin în 1914, iar teoria unei elice ideale a fost folosită ca bază. În aceste studii, factorul de utilizare a energiei eoliene a unei turbine eoliene ideale a fost derivat pentru prima dată.

Lucrările în acest domeniu au fost continuate de N.E. Jukovski, care a derivat valoarea maximă a acestui coeficient egală cu 0,593. În lucrările ulterioare ale altui profesor - Sabinin G.Kh. valoarea coeficientului ajustat a fost de 0,687.

În conformitate cu teoriile dezvoltate, o roată ideală ar trebui să aibă următorii parametri:

  • Axa de rotație a roții trebuie să fie paralelă cu viteza fluxului vântului.
  • Numărul de lame este infinit de mare, cu o lățime foarte mică.
  • Valoarea zero a frecvenței profilului aripii în prezența circulației constante de-a lungul palelor.
  • Întreaga suprafață măturată a morii de vânt are o viteză constantă pierdută a fluxului de aer pe roată.
  • Tendința vitezei unghiulare la infinit.

Alegerea turbinelor eoliene

Atunci când alegeți un model de generator eolian pentru o casă privată, ar trebui să luați în considerare puterea necesară pentru a asigura funcționarea dispozitivelor și echipamentelor, ținând cont de programul și frecvența de pornire. Se determină prin măsurarea lunară a consumului de energie electrică. În plus, valoarea puterii poate fi determinată în conformitate cu caracteristicile tehnice ale consumatorilor.

De asemenea, ar trebui să țineți cont de faptul că toate aparatele electrice nu sunt alimentate direct de la generatorul eolian, ci de la un invertor și un set de baterii. Astfel, un generator de 1 kW este capabil să asigure funcționarea normală a bateriilor care alimentează un invertor de patru kilowați. Ca urmare, aparatele electrocasnice cu putere similară sunt furnizate integral cu energie electrică. Alegerea corectă a bateriilor este de mare importanță. O atenție deosebită trebuie acordată parametrilor precum curentul de încărcare.

Atunci când alegeți designul unei turbine eoliene, sunt luați în considerare următorii factori:

  • Direcția de rotație a roții vântului este verticală sau orizontală.
  • Forma palelor ventilatorului poate fi sub forma unei pânze, cu suprafața dreaptă sau curbată. În unele cazuri, sunt utilizate opțiuni combinate.
  • Material pentru lame și tehnologie pentru fabricarea acestora.
  • Amplasarea palelor ventilatorului cu diferite înclinări în raport cu fluxul de aer care trece.
  • Numărul de pale incluse în ventilator.
  • Puterea necesară transferată de la turbina eoliană la generator.

În plus, este necesar să se țină cont de viteza medie anuală a vântului pentru o anumită zonă, așa cum este specificat în serviciul meteo. Nu este nevoie să specificați direcția vântului, deoarece modelele moderne de generatoare eoliene se întorc în mod independent în cealaltă direcție.

Pentru majoritatea zonelor Federației Ruse, cea mai optimă opțiune ar fi o orientare orizontală a axei de rotație, suprafața lamelor este curbată și concavă, pe care fluxul de aer curge într-un unghi ascuțit. Cantitatea de putere luată de la vânt este afectată de zona lamei. Pentru o casă obișnuită este suficientă o suprafață de 1,25 m2.

Viteza unei mori de vânt depinde de numărul de pale. Generatoarele eoliene cu o lamă se rotesc cel mai repede. În astfel de modele, se folosește o contragreutate pentru echilibrare. De asemenea, trebuie avut în vedere că la viteze reduse ale vântului, sub 3 m/s, turbinele eoliene devin incapabile să absoarbă energie. Pentru ca unitatea să perceapă vânturile slabe, aria palelor sale trebuie mărită la cel puțin 2 m 2.

Calcul generator eolian

Înainte de a alege un generator eolian, este necesar să se determine viteza și direcția vântului care sunt cele mai tipice la locul instalației propuse. De reținut că rotația palelor începe la o viteză minimă a vântului de 2 m/s. Eficiența maximă poate fi atinsă atunci când acest indicator atinge o valoare de la 9 la 12 m/s. Adică, pentru a furniza energie electrică la o casă mică de țară, vei avea nevoie de un generator cu o putere minimă de 1 kW/h și o viteză a vântului de minim 8 m/s.

Viteza vântului și diametrul elicei au un impact direct asupra puterii produse de o turbină eoliană. Este posibil să se calculeze cu precizie caracteristicile de performanță ale unui anumit model folosind următoarele formule:

  1. Calculele în conformitate cu aria de rotație se efectuează după cum urmează: P = 0,6 x S x V 3, unde S este aria perpendiculară pe direcția vântului (m 2), V este viteza vântului (m/s), P este puterea grupului electrogen (kW).
  2. Pentru a calcula instalația electrică pe baza diametrului șurubului se utilizează formula: P = D 2 x V 3 /7000, în care D este diametrul șurubului (m), V este viteza vântului (m/s). ), P este puterea generatorului (kW).
  3. Pentru calcule mai complexe, se ia în considerare densitatea fluxului de aer. În aceste scopuri, există o formulă: P = ξ x π x R 2 x 0,5 x V 3 x ρ x η ed x η gen, unde ξ este coeficientul de utilizare a energiei eoliene (o cantitate incomensurabilă), π = 3,14, R - raza rotorului (m), V - viteza debitului de aer (m/s), ρ - densitatea aerului (kg/m 3), η ed - randamentul cutiei de viteze (%), η gen - randamentul generatorului (%).

Astfel, energia electrică produsă de generatorul eolian crește cantitativ în raport cubic odată cu creșterea vitezei debitului vântului. De exemplu, când viteza vântului crește de 2 ori, generarea de energie cinetică de către rotor va crește de 8 ori.

Atunci când alegeți o locație pentru instalarea unui generator eolian, este necesar să acordați prioritate zonelor fără clădiri mari și copaci înalți care creează o barieră în calea vântului. Distanța minimă față de clădirile rezidențiale este de la 25 la 30 de metri, altfel zgomotul în timpul lucrului va crea inconveniente și disconfort. Rotorul morii de vânt trebuie amplasat la o înălțime care depășește cele mai apropiate clădiri cu cel puțin 3-5 m.

Dacă nu intenționați să vă conectați casa de țară la rețeaua generală, în acest caz puteți utiliza opțiunile sistemelor combinate. Funcționarea unei turbine eoliene va fi mult mai eficientă atunci când este utilizată împreună cu un generator diesel sau baterie solară.

Cum să faci un generator eolian cu propriile mâini

Indiferent de tipul și designul generatorului eolian, fiecare dispozitiv este echipat cu elemente similare ca bază. Toate modelele au generatoare, lame din diferite materiale, ascensoare pentru a asigura nivelul de instalare dorit, precum și baterii suplimentare și un sistem electronic de control. Cele mai simple de fabricat sunt unitățile de tip rotor sau structurile axiale care folosesc magneți.

Opțiunea 1. Design generator eolian cu rotor.

Un generator eolian rotativ folosește două, patru sau mai multe pale. Astfel de generatoare eoliene nu sunt capabile să alimenteze pe deplin casele mari de țară cu energie electrică. Ele sunt utilizate în principal ca sursă auxiliară de energie electrică.

În funcție de puterea de proiectare a morii de vânt, sunt selectate materialele și componentele necesare:

  • Generator auto de 12 volți și baterie auto.
  • Regulator de tensiune care convertește curentul alternativ de la 12 la 220 volți.
  • Container de mare capacitate. O găleată din aluminiu sau o tigaie din oțel inoxidabil funcționează cel mai bine.
  • Puteți folosi un releu scos din mașină ca încărcător.
  • Veți avea nevoie de un întrerupător de 12 V, o lampă de încărcare cu controler, șuruburi cu piulițe și șaibe, precum și cleme metalice cu garnituri cauciucate.
  • Un cablu cu trei fire cu o secțiune transversală minimă de 2,5 mm 2 și un voltmetru obișnuit scos din orice dispozitiv de măsurare.

În primul rând, rotorul este pregătit dintr-un recipient metalic existent - o tigaie sau o găleată. Este marcat în patru părți egale, se fac găuri la capetele liniilor pentru a facilita împărțirea în părți componente. Apoi recipientul este tăiat cu foarfece metalice sau o râșniță. Paletele rotorului sunt tăiate din semifabricatele rezultate. Toate măsurătorile trebuie verificate cu atenție pentru dimensionarea corectă, altfel designul nu va funcționa corect.

În continuare, se determină partea de rotație a scripetei generatorului. De obicei, se rotește în sensul acelor de ceasornic, dar cel mai bine este să verificați acest lucru. După aceasta, partea rotorului este conectată la generator. Pentru a evita dezechilibrul în mișcarea rotorului, orificiile de montare din ambele structuri trebuie să fie amplasate simetric.

Pentru a crește viteza de rotație, marginile lamelor trebuie să fie ușor îndoite. Pe măsură ce unghiul de îndoire crește, fluxurile de aer vor fi absorbite mai eficient de unitatea rotorului. Nu numai elementele recipientului tăiat sunt folosite ca lame, ci și părți individuale conectate la un semifabricat metalic în formă de cerc.

După atașarea containerului la generator, întreaga structură rezultată trebuie instalată în întregime pe catarg folosind cleme metalice. Apoi, cablajul este instalat și asamblat. Fiecare contact trebuie conectat la propriul conector. Odată conectat, cablul este fixat de catarg cu sârmă.

La finalizarea asamblarii, invertorul, bateria și sarcina sunt conectate. Bateria este conectată cu un cablu cu o secțiune transversală de 3 mm 2 pentru toate celelalte conexiuni, o secțiune transversală de 2 mm 2 este suficientă. După aceasta, generatorul eolian poate fi pus în funcțiune.

Opțiunea 2. Proiectarea axială a unui generator eolian folosind magneți.

Morile de vânt axiale pentru casă sunt un design, unul dintre elementele principale ale căruia sunt magneții de neodim. În ceea ce privește performanța lor, acestea sunt semnificativ înaintea unităților rotative convenționale.

Rotorul este elementul principal al întregului proiect al generatorului eolian. Pentru fabricarea sa, un butuc de roată de mașină complet cu discuri de frână este cel mai potrivit. O piesă care a fost în uz trebuie pregătită - curățată de murdărie și rugină și lubrifiată rulmenții.

Apoi, trebuie să distribuiți și să fixați corect magneții. În total veți avea nevoie de 20 de bucăți, cu dimensiunile 25 x 8 mm. Câmpul magnetic din ele este situat pe lungime. Magneții cu număr pare vor fi poli, ei sunt amplasați de-a lungul întregului plan al discului, alternând printr-unul. Apoi sunt determinate argumentele pro și contra. Un magnet atinge alternativ alți magneți de pe disc. Dacă se atrag, atunci polul este pozitiv.

Cu un număr crescut de stâlpi, trebuie respectate anumite reguli. La generatoarele monofazate, numărul de poli coincide cu numărul de magneți. Generatoarele trifazate mențin un raport de 4/3 între magneți și poli și un raport de 2/3 între poli și bobine. Magneții sunt instalați perpendicular pe circumferința discului. Se folosește un șablon de hârtie pentru a le distribui uniform. Magneții sunt mai întâi asigurați cu lipici puternic și apoi fixați în cele din urmă cu rășină epoxidică.

Dacă comparăm generatoarele monofazate și trifazate, performanța primului va fi puțin mai slabă în comparație cu cea din urmă. Acest lucru se datorează fluctuațiilor de amplitudine mare în rețea din cauza ieșirii instabile a curentului. Prin urmare, vibrațiile apar în dispozitivele monofazate. În modelele trifazate, acest dezavantaj este compensat de sarcinile curente de la o fază la alta. Datorită acestui fapt, rețeaua asigură întotdeauna o valoare constantă a puterii. Datorită vibrațiilor, durata de viață a sistemelor monofazate este semnificativ mai mică decât cea a sistemelor trifazate. În plus, modelele trifazate nu au zgomot în timpul funcționării.

Înălțimea catargului este de aproximativ 6-12 m. Este instalat în centrul cofrajului și umplut cu beton. Apoi, structura finită este instalată pe catarg, pe care este atașat șurubul. Catargul în sine este asigurat cu cabluri.

Pale de turbine eoliene

Eficiența centralelor eoliene depinde în mare măsură de proiectarea palelor. În primul rând, acesta este numărul și dimensiunea lor, precum și materialul din care vor fi realizate paletele generatorului eolian.

Factori care influențează proiectarea lamei:

  • Chiar și cel mai slab vânt poate pune în mișcare palele lungi. Cu toate acestea, o lungime prea mare poate face ca roata vântului să se rotească mai lent.
  • Creșterea numărului total de lame face ca roata eoliană să fie mai receptivă. Adică, cu cât mai multe lame, cu atât mai bine începe rotația. Cu toate acestea, puterea și viteza vor fi reduse, făcând un astfel de dispozitiv inadecvat pentru generarea de energie electrică.
  • Diametrul și viteza de rotație a roții vântului afectează nivelul de zgomot generat de dispozitiv.

Numărul de lame trebuie combinat cu locația de instalare a întregii structuri. În cele mai optime condiții, palele selectate corespunzător pot oferi putere maximă de la un generator eolian.

În primul rând, trebuie să determinați în prealabil puterea și funcționalitatea necesară a dispozitivului. Pentru a fabrica corect un generator eolian, trebuie să studiați posibilele proiecte, precum și condițiile climatice în care va fi operat.

Pe lângă puterea totală, se recomandă determinarea valorii puterii de ieșire, cunoscută și sub numele de sarcină de vârf. Reprezintă numărul total de dispozitive și echipamente care vor fi pornite simultan cu funcționarea generatorului eolian. Dacă este necesară creșterea acestei cifre, se recomandă utilizarea mai multor invertoare simultan.

Generator eolian DIY 24V - 2500 watt

Energie Generatoarele eoliene eoliene sunt comparabile ca cost cu turbinele eoliene ieftine din China, dar le depășesc cu mult ca fiabilitate și putere. Adică, ținând cont de toate caracteristicile, morile noastre de vânt sunt de aproape 2 ori mai ieftine și produc de 2 ori mai multă putere.

Echipamente de bază ale turbinei eoliene:

  • Lamă
  • Oscilator inel
  • Sistem de orientare a vântului
  • Controler de viteză
  • Punct de montare pe catarg
  • Saiba de aterizare pe catarg
  • Kit de asamblare
  • Viteza medie anuală a vântului la locul de instalare propus poate fi determinată aproximativ la cea mai apropiată stație meteo.
  • Pentru a selecta un invertor, trebuie să cunoașteți consumul maxim de energie (de vârf) al aparatelor electrice cu o marjă mică (puterea acestuia este selectată pe baza acestuia).

Dacă aveți acești indicatori, puteți selecta rapid și competent echipamentul necesar.

  • Atunci când alegeți echipament, nu trebuie să vă bazați pe puterea generatorului eolian - depinde foarte mult de viteza vântului.
  • Un generator eolian de 5 kW la vânt slab (3-4 m/s) produce doar 0,1-0,2 kW. Consumatorul se concentrează adesea pe puterea maximă (de vârf) a consumului său și solicită constant această putere (de exemplu, 5 kW), - începem să ne dăm seama, să numărăm - și se dovedește că pentru becuri, un frigider, un televizor și o pompă, 0,5 kW de putere constantă este destul de suficient - și acestea sunt două diferențe mari.
  • Trebuie doar să estimați consumul de energie electrică în kilowați-oră pe lună. Dar nu ar trebui să determinați puterea medie produsă de un generator eolian în funcție de viteza medie anuală a vântului - aceasta va fi o cifră mult subestimată.
  • Costul unei mori de vânt va depinde de cantitatea de energie electrică de care aveți nevoie.