Важные условия для беспрерывной работы ветрогенератора
Какой бы регион ни был, сила ветра не может быть величиной постоянной: она меняется как по направлению, так и по величине. Обязательно будет возникать период штиля. Кроме того, в течение суток потребление электроэнергии разное и не может быть постоянным. Эти факторы обусловливают сложность конструкции ветряка и потребность его в аккумуляторах и инверторе.
Подробная схема подключения ветрогенератора, прямое соединение ветряка с аккумулятором
Прибор производит энергию небольшими партиями, а батарея аккумулирует ее, чтобы потребители могли использовать ее, когда им это потребуется. Не стоит устанавливать ветряк без дополнительных узлов, но тогда вы можете остаться без энергии в периоды штиля.
Если же вы все же хотите установить ветрогенератор без дополнительных узлов,то лучше выбирайте небольшие модели. Маленького ветрячка у крыши дома вам вполне хватит
Нужно также помнить об устройствах для защиты и автономной работы ветроэлектрогенератора. От этого зависит непрерывное снабжение энергией дома.
- Все установки обязательно оснащаются защитой от молнии: это необходимо, потому что ветряк – высокая конструкция, сделанная из проводящих ток материалов.
- Обязательно необходимо укомплектовать прибор защитой от обледенения – это позволит избежать наледи на лопасти турбины в холодное время года.
- Необходимо оборудовать установку системой пожаротушения. Это позволит быстро локализовать очаг возгорания, причин которому может быть несколько: утечка масла, короткое замыкание, попадание молнии.
- Для того чтобы создать исправную работу ветряка при разных порывах ветра, применяют автоматическую систему торможения. Ветер с большой скоростью способен вывести из строя редуктор и сам генератор, поэтому без тормоза просто не обойтись.
1
3
Ветряк #1 — конструкция роторного типа
Можно сделать своими руками несложный ветряк роторного типа. Конечно, снабдить электроэнергией большой коттедж ему вряд ли будет под силу, зато обеспечить электричеством скромный садовый домик вполне под силу. С его помощью можно снабдить светом в вечернее время суток хозяйственные постройки, осветить садовые дорожки и придомовую территорию.
Так или почти так выглядит роторный ветрогенератор, сделанный своими руками. Как видите, в конструкции этого оборудования нет ничего сверхсложного
Подготовка деталей и расходников
Чтобы собрать ветрогенератор, мощность которого не будет превышать 1,5 КВт, нам понадобятся:
- генератор от автомобиля 12 V;
- кислотный или гелиевый аккумулятор 12 V;
- преобразователь 12V – 220V на 700 W – 1500 W;
- большая ёмкость из алюминия или нержавеющей стали: ведро или объёмистая кастрюля;
- автомобильное реле зарядки аккумулятора и контрольной лампы заряда;
- полугерметичный выключатель типа «кнопка» на 12 V;
- вольтметр от любого ненужного измерительного устройства, можно автомобильный;
- болты с шайбами и гайками;
- провода сечением 2,5 мм2 и 4 мм2;
- два хомута, которыми генератор будет крепиться к мачте.
Для выполнения работы нам будут нужны ножницы по металлу или болгарка, рулетка, маркер или строительный карандаш, отвертка, ключи, дрель, сверло, кусачки.
Ход конструкторских работ
Мы собираемся изготовить ротор и переделать шкив генератора. Для начала работы нам понадобится металлическая ёмкость цилиндрической формы. Чаще всего для этих целей приспосабливают кастрюлю или ведро. Возьмем рулетку и маркер или строительный карандаш и поделим ёмкость на четыре равные части. Если будем резать металл ножницами, то, чтобы их вставить, нужно сначала сделать отверстия. Можно воспользоваться и болгаркой, если ведро не выполнено из крашеной жести или оцинкованной стали. В этих случаях металл неминуемо перегреется. Вырезаем лопасти, не прорезая их до конца.
Чтобы не ошибиться с размерами лопастей, которые мы прорезаем в ёмкости, необходимо сделать тщательные замеры и тщательно всё пересчитать
В днище и в шкиве размечаем и высверливаем отверстия для болтов
На этой стадии важно не торопиться и расположить отверстия с соблюдением симметрии, чтобы при вращении избежать дисбаланса. Лопасти следует отогнуть, но не слишком сильно. При выполнении этой части работы учитываем направление вращения генератора
Обычно он крутится по движению часовой стрелке. В зависимости от угла изгиба увеличивается и площадь воздействия потоков ветра, а, значит, и скорость вращения
При выполнении этой части работы учитываем направление вращения генератора. Обычно он крутится по движению часовой стрелке. В зависимости от угла изгиба увеличивается и площадь воздействия потоков ветра, а, значит, и скорость вращения.
Это ещё один из вариантов лопастей. В данном случае каждая деталь существует отдельно, а не в составе ёмкости, из которой вырезалась
Раз каждая из лопастей ветряка существует отдельно, прикручивать нужно каждую. Преимущество такой конструкции в её повышенной ремонтопригодности
Ведро с готовыми лопастями следует закрепить на шкиве, используя болты. На мачту при помощи хомутов устанавливаем генератор, затем подсоединяем провода и собираем цепь. Схему, цвета проводов и маркировку контактов лучше заранее переписать. Провода тоже нужно зафиксировать на мачте.
Чтобы подсоединить аккумулятор, используем провода 4 мм2, длина которых не должна быть более 1-го метра. Нагрузку (электроприборы и освещение) подключаем с помощью проводов сечением 2,5 мм2. Не забываем поставить преобразователь (инвертер). Его включают в сеть к контактам 7,8 проводом 4 мм2.
Конструкция ветряной установки состоит из резистора (1), обмотки стартера генератора (2), ротора генератора (3), регулятора напряжения (4), реле обратного тока (5), амперметра (6), аккумулятора (7), предохранителя (8), выключателя (9)
Достоинства и недостатки такой модели
Если всё сделано правильно, работать этот ветрогенератор будет, не создавая вам проблем. При аккумуляторе 75А и с преобразователем 1000 W он может питать уличное освещение, охранную сигнализацию, приборы видеонаблюдения и т.д.
Схема работы установки наглядно демонстрирует то, как именно энергия ветра преобразуется в электричество и то, как она используется по назначению
Достоинства такой модели очевидны: это весьма экономичное изделие, хорошо поддаётся ремонту, не требует особых условий для своего функционирования, работает надежно и не нарушает ваш акустический комфорт. К недостаткам можно отнести невысокую производительность и значительную зависимость от сильных порывов ветра: лопасти могут быть сорваны воздушными потоками.
Наиболее частые ошибки при покупке
Бывает встречаются среди владельцев ветроустановок недовольные. Это потому что к вопросу о приобретении ветрогенератора следует подходить грамотно. Для начала стоит внимательно изучить предлагаемые виды, сравнить их технические характеристики, особенности работы.
Недовольные отзывы потребителей также можно объяснить желанием получить высококачественный продукт практически задаром, сэкономить на услугах, работах по монтажу. Поэтому многие приобретают сравнительно дешевое оборудование, не особо занимаясь изучением технических характеристик и других нюансов.
Так как все виды альтернативной энергетики имеют довольно высокую стоимость, и ветрогенератор не исключение, продавцы всеми силами пытаются всучить этот товар покупателю. Когда менеджер компании объясняет своему клиенту, что при диаметре лопастей 4 метра он сможет получить мощность 7 кВт, почему-то не уточняет при каком ветре. Мощность ветрогенератора будет пропорциональна кубу скорости ветра и диаметру ветроколеса. То есть для регионов со средней скоростью ветра 6 м/с мощность получится W6=4*(6*6*6)= 864 Вт. Довольный клиент не подозревает, что мощность его системы в действительности будет в 8 раз меньше обещанной.
Таким образом, при выборе ветрогенератора следует обращать внимание: на его мощность, номинальную скорость ветра, диаметр лопастей, грамотно выбрать инвертор (с максимальным КПД и минимальным током холостого хода)
Система контроля и управления серии WH
Ветряной генератор обладает истемой управления и контроля Siemens для ветроэнергетических установок 3 кВт– 50 кВт состоит из удобного понятного пользователям интерфейса Touch-Screen и позволяет управлять ветряным генератором и комплексом энергетического оборудования в ручном и автоматическом режиме.
Система предназначена для поиска оптимального направления ветра и остановки генератора в нештатных ситуациях: при низкой и критической скорости вращения, в случае перегрева, и.т.д.
Чтобы убедиться, что вся система находится в безопасности, система сброса балластной нагрузки подключена к системе ветрогенератора. Постоянный ток может быть преобразован или отдан непосредственно на аккумуляторные батареи (автономное, внесетевое использование Off-grid) или передатся в общую сеть через инвертор (сетевое, On-grid).
Недостатки ветровых электростанций
- Инвестиционные затраты. Ветряные электростанции влекут за собой большие инвестиционные затраты. Однако в настоящее время цены на строительство ветряных электростанций постоянно снижаются благодаря новым достижениям в области технологий.
- Непостоянство. Сила энергии ветра не постоянна, это вызывает колебания в выработке энергии. Ветер не всегда предсказуем, его даже может не быть несколько дней. Это означает, что ветряные турбины не производят одинаковое количество электроэнергии на протяжении всего времени. Иногда это приводит к полному отсутствию электричества.
- Опасность для птиц. Ветряные электростанции неблагоприятно воздействуют на окружающую среду, и на живые организмы. Они имеют мощные движущиеся элементы, которые могут убивать птиц и летучих мышей. Особенно это опасно в периоды миграции птиц. Однако это происходит редко, а также существует правило, которое гласит, что нельзя строить ветряные электростанции на миграционных маршрутах.
- Шум. Ветряные электростанции могут создавать шумы. Они являются источниками постоянных низкочастотных шумов. Эти низкочастотные шумы, создаваемые турбинами (около 40 дБ) и неслышимый инфразвук, могут вызывать у человека усталость.
- Помехи. Некоторые ветряные электростанции с большим диаметром лопастей и высокой скоростью вращения могут вызывать радиолокационные помехи, а также влиять на телевизионный сигнал.
- Влияние на здоровье. Ветряные электростанции имеют негативное влияние на здоровье людей, живущих рядом с ними. Вследствие их влияния у человек может возникнуть так называемый синдром ветряных турбин (проблемы со сном, концентрацией, головные боли и головокружение), поэтому рекомендуется размещать ветряные электростанции на расстоянии не менее 2,5 — 3 км от жилых зданий;
- Затраты на размещении. Одно из наиболее подходящих мест для размещения ветряных электростанций это недалеко от берега. Но земля у побережья, как известно, обычно очень дорогая.
- Нуждаются в поддержке. Ветряные электростанции производят электроэнергию около 30% времени и должны поддерживаться электростанциями, работающими например, на угле, которые в свою очередь продуцируют вредные выбросы.
- Снижение стоимости земли и недвижимости. Исследования показали, что стоимость недвижимости, расположенной в радиусе 1,6 км от ветряных станций, может существенно снижаться;
- Последствия. Расходы, связанные с мелиорацией земель и ликвидацией фундамента ветряков после окончания работы станции.
- Рабочие места. Возведение станций влияет на сокращение количества рабочих мест, для обслуживания дюжины ветряных мельниц требуется всего один человек;
Выгодно ли это?
Прежде чем потратить значительные финансовые средства на приобретение ветровой установки, любой человек хочет убедиться, выгодно ли это.
Для начала необходимо:
Определиться, в качестве какого источника электроснабжения будет выступать ветровой генератор.
Это может быть:
- Основной источник электрической энергии.В этом случае, все потребители подключаются к устанавливаемому устройству и их электроснабжение полностью зависит от работы ветрового генератора.
- Дополнительный источник.
В этом случае, может быть два варианта:
- При электроснабжении потребителей от традиционных сетей электроснабжения, к ветровой установке подключена часть мощностей или она включается на определенное время. При использовании подобным образом, достигается снижение затрат на оплату счетов, за потребленную электрическую энергию, от энергоснабжающих организаций;
- При использовании прочих альтернативных источников электрической энергии (солнечные панели, гидравлические турбины и т.д.), ветровые установки являются частью системы электроснабжения.
Изучить достоинства и недостатки ветровых генераторов, которыми являются:
К плюсам использования подобных устройств относятся:
- Энергия ветра – это неисчерпаемый и возобновляемый источник энергии;
- Экономичность установок. После первоначальных затрат на приобретение и монтаж, в последующем не приходится платить за потребляемую электрическую энергию;
- Энергия ветра — экологически «чистый» источник энергии;
- Несложная конструкция установок, позволяет самостоятельно выполнить монтаж и осуществлять техническое обслуживание в дальнейшем.
К минусам использования относятся:
- Зависимость производительности установок от погодных условий и наличия ветровых поток в регионе расположения агрегатов;
- Создание шума и различных помех (радио, связь, телевидение) в процессе работы установок;
- Вывод земельных участков, на которых монтируются генераторы, из активного пользования.
- Изучить ветровой потенциал региона, где планируется сооружение ветрового генератора. Для этого можно обратиться в метеослужбу региона или воспользоваться информацией в сети интернет.
- Выбрать тип, марку и производителя оборудования.
При выборе устройств основными критериями будут:
- КПД установок;
- Стоимость комплекта оборудования.
Когда сделаны необходимые подсчеты, выбран вариант электроснабжения, изучен ветровой потенциал и ассортимент предлагаемого оборудования, каждый делает вывод индивидуально, выгодно использовать ветряк, или нет.
Нужно ли разрешение на установку ветряка?
Разрешение на установку ветрогенератора как такового не требуется. Если возникнут какие-либо претензии со стороны местных властей (что вряд ли), то следует поинтересоваться, на основании чего такие разговоры ведутся. Каких-либо разрешительных документов для подобных устройств попросту не существует, так как ветрогенераторы не имеют широкого распространения на территории России и никем не рассматриваются в качестве серьезных энергетических установок.
Возможные проблемы с представителями энергосбытовых компаний никаких оснований под собой не имеют и могут быть проигнорированы.
Соседи
Сложнее обстоит дело с несогласными соседями. Они могут обратиться в местную администрацию с различными жалобами на шум, помехи, вибрацию и прочие неудобства, связанные с работой ветряка. Здесь надо внимательным образом разобраться, в чем суть их требований и постараться решить вопрос мирным путем.
Если дело дойдет до судебного разбирательства, решение может оказаться в их пользу, поскольку доказать отсутствие оснований с их стороны будет нечем. Кроме того, претензии вполне могут оказаться обоснованными, что однозначно потребует устранения источника беспокойства для них.
Виды, их преимущества и недостатки
Классификация ветряных электростанций основана наследующих критериях.
- Количество лопастей. В настоящее время в продаже можно встретить однолопастной, малолопастной, многолопастной ветряки. Чем меньше лопастей у генератора, тем выше будут обороты его двигателя.
- Показатель номинальной мощности. Бытовые станции вырабатывают до 15 кВт, полупромышленные – до 100, а промышленные – более 100 кВт.
- Направление оси. Ветрогенераторы могут быть как вертикальными, так и горизонтальными, у каждого из видов есть свои плюсы и минусы.
Желающие обзавестись альтернативным источником энергии могут купить ветрогенератор с ротором, кинетический, вихревой, парусный, мобильный.
Также существует классификация генераторов электроэнергии из ветра согласно месту их расположения. На сегодня выделяют 3 типа агрегатов.
- Наземные. Такие ветряки считаются самыми распространенными, их монтируют на холмах, возвышенностях, подготовленных заблаговременно площадках. Монтаж таких установок происходит с использованием дорогой техники, так как элементы конструкций требуется фиксировать на большой высоте.
- Прибрежные станции строят в прибережной части моря, океана. На работу генератора оказывает влияние морской бриз, за счет него роторное устройство производит энергию круглосуточно.
- Шельфовые. Ветрогенераторы данного типа устанавливают в море, обычно на дистанции около 10 метров от берега. Такие устройства создают энергию из регулярного морского ветра. В последующем энергия к берегу попадает по специальному кабелю.
Вертикальные
Вертикальные ветрогенераторы характеризуются вертикальным расположением оси вращения относительно земли. Это устройство, в свою очередь, делится на 3 вида.
С ротором Савоуниса. В составе конструкции имеется несколько полуцилиндрических элементов. Вращение оси агрегата происходит постоянно и не зависит от силы и направления ветра. Преимуществами данного генератора можно назвать высокий уровень технологичности, качественный пусковой крутящий момент, а также способность функционировать даже при незначительной силе ветра. Недостатки устройства: низкоэффективная работа лопастей, потребность в большом количестве материалов в процессе изготовления.
Горизонтальные
Ось горизонтального ротора в данном устройстве располагается параллельно земной поверхности. Они бывают однолопастными, двулопастными, трехлопастными, а также многолопастными, в которых количество лопастей достигает 50 штук. Преимуществами данного вида ветрогенератора является высокий КПД. Недостатки агрегата заключаются в следующем:
- необходимость в ориентации согласно направлению потоков воздуха;
- надобности монтажа высоких конструкций – чем выше установка, тем она будет мощнее;
- необходимости в устройстве фундамента для последующего монтажа мачты (это способствует увеличению стоимости процесса);
- высокой шумности;
- опасности для пролетающих мимо птиц.
Лопастные
Лопастные генераторы энергии имеют вид пропеллера. В данном случае лопасти принимают энергию потока воздуха и перерабатывают ее во вращательное движение.
У горизонтальных ветрогенераторов имеются крыльчатки с лопастями, которых может быть определенное количество. Обычно их 3 штуки. В зависимости от количества лопастей, мощность устройства может как увеличиваться, так и снижаться. Явным преимуществом данного вида ветряка является равномерность распределения нагрузок на опорный подшипник. Недостаток агрегата состоит в том, что для установки такой конструкции требуется много дополнительных материалов и трудовых затрат.
Турбинные
Турбинные ветрогенераторы в настоящее время считаются наиболее эффективными. Причиной этого является оптимальное сочетание лопастных площадей с их конфигурацией. Преимуществами безлопастной конструкции можно назвать высокий уровень КПД, низкую шумность, что вызвано небольшими габаритами устройства. Ко всему прочему данные агрегаты не разрушаются при сильном ветре и не создают опасности для окружающих и птиц.
Ветряк турбинного типа используют в городах и поселках, с его помощью можно обеспечить освещением частный дом и дачу. Недостатков у такого генератора практически не имеется.
Выбор мощности ветрогенератора
Можно предположить, что домашние ветрогенераторы должны обладать наиболее высокой мощностью
Важно помнить, что чем выше потенциальная мощность, тем выше цена ветрогенератора, всего проекта. Инвестиции в профессиональную крупную ветряную электростанцию мощностью 20 кВт связаны с большими расходами. Поэтому большинство инвесторов решают установить модели более слабой производительности
Поэтому большинство инвесторов решают установить модели более слабой производительности.
Пользуются популярностью следующие ветряные электростанции для дома:
| Мощность, Вт | Характеристики | Область применения ветрогенератора |
| 500 |
|
|
| 1000 | Не самое дорогое предложение |
|
| 2000 | Подходят для дачи, хорошо изолированных, небольших односемейных частных домов |
|
| 3000 | Решение для энергосберегающих домов. |
|
| 5000 | Достаточно для нужд одного дома, в котором проживает семья из нескольких человек. Лишнее электричество можно сбросить в сеть общего пользования. |
|
| 10000 | Редко используются в домашних хозяйствах из-за высокой стоимости установки. Избыточная энергия может быть передана в общественную сеть. | Удовлетворит все потребности домашних пользователей одной семьи |
Разновидности ветровых генераторов
Все генераторы можно поделить на 2 группы:
- с вертикальным ротором;
- с горизонтальным ротором.
Первая разновидность считается не слишком эффективной, поскольку обладает значительно более низким КПД, нежели вторая (уступает в 3 раза).
Достоинства вертикальных ветряков – простота монтажа и надежность конструкции.
Вертикальные ВЭУ
Бесшумность при работе позволяет устанавливать оборудование на крыше или на земле. Ветровая электростанция для дома устойчива при стихийных бедствиях (ураганы, наледь и др.). Генератора начинает крутить при слабых порывах – от 1-2 м/с.
Горизонтальные ветряки начинают вырабатывать энергию при ветре не меньше 3.5 м/с и они гораздо чаще встречаются.
Горизонтальная ВЭУ
Их уровень эффективности – КПД 50%, но более шумный режим работы и вибрации. Для монтажа оборудования понадобится свободная площадка – до 100 метров и мачта.
Смотрите видео, где раскрываются такие вопросы: какой ветряк лучше и переделка вертикального устройства в горизонтальный:
Регионы применения ветровой энергии для отопления
Ветряки рекомендуется устанавливать, если есть проблемы с подключением к стандартным отопительным сетям или центральное водоснабжение работает с некоторыми перебоями, не позволяя теплоносителям нагреваться до достаточной температуры. Такие условия, если позволяет локация, говорят о необходимости покупки ветровой станции.
В регионах, где наблюдается достаточная ветровая активность стандартное отопление можно заменить на альтернативные источники. Когда сила порывов и общая динамика не слишком эффективны для полного обогрева, возможно комбинирование – часть нагрузки уходит на ветровой генератор для финансовой экономии.
Ветровое отопление считается эффективным, поскольку холодный воздух плотнее, чем теплый. Эта характеристика положительно сказывается на генераторе – повышается его производительность, позволяя обустроить бесперебойную подачу энергии. В зимнее время года наблюдается высокая ветровая активность, что также влияет на окупаемость проекта.
Если рассматривать ветряки с отопительной точки зрения, то нужны расчеты. Для некоторой местности установка генераторов станет не лучшим решением. Перед покупкой оборудования требуется навести справки о среднегодовой скорости ветра и сезонной динамики.
Погодная информация помогает определить характеристики, необходимые ветряку для эффективного отопления дома. Даже расположение участка имеет свою значимость, потому подбор генератора является индивидуальным мероприятием.
Изготовление и монтаж ветряка своими руками
Создать полноценно функционирующий ветрогенератор для частного дома своими руками нелегко. Каждая из частей конструкции должна выполнять свою определенную функцию. Ветряк способен преобразовывать вращательную энергию в электрическую. Если ваша система вырабатывает стабильный ток, то ее нужно подключать к аккумуляторам.
Пример изготовления турбины
Изготовление ротора вертикального ветрогенератора.
Можно не применять батареи для аккумуляции энергии, но при их наличии работа будет стабильной. Обязательной частью является инвертор, который преобразует энергию в нужное напряжение 220В. Необходимо сделать небольшой флюгер с поворотным механизмом . Пропеллер крепят на мачту, потому что на высоте больше возможностей найти воздушные потоки. Опора должна быть надежной и выдерживать нагрузку от ветра.
Как соединять катушки статора
Схема многолопастного ротора.
Необходимо найти и приобрести неодимовый генератор, который позволит снимать энергию ветра. Винт может быть как парусным, так и роторным. Чтобы собрать все и установить на опору, нужно сделать бетонное основание, которое будет надежно ее держать. Используя растяжки, нужно зафиксировать мачту в вертикальном положении.
Один из вариантов подготовки каркаса из шин к заливке бетона
Чтобы установка служила вам длительное время, нужно проводить техническое обслуживание и своевременно заменять износившиеся части.
Ветрогенератор с трехлопастным горизонтальным ротором
Преимущества и недостатки ветряных электростанций для дома
Как и любому другому виду оборудования, ветряным электростанциям присущи как преимущества, так и недостатки. Чтобы решиться на покупку этого устройства, желательно взвесить его сильные и слабые стороны.
Популярность использования ветряных электростанций обусловлена большим количеством преимуществ
Почему выгодно купить ветрогенератор (220В) для частного дома:
- Отсутствие дополнительных затрат, поскольку для работы устройства не требуется топливо.
- Нет необходимости в постоянном контроле. Конструкция вырабатывает электроэнергию самостоятельно каждый раз, когда дует ветер.
- Относительно бесшумный и полностью экологичный способ добычи электроэнергии.
- Устройство может использоваться практически в любых климатических условиях.
- Износ деталей минимален.
Установка ветрогенератора для дома сопровождается следующими недостатками:
- затраты на приобретение оборудования окупаются через 5-6 лет;
- относительно небольшой показатель КПД, что отражается на мощности;
- высокая цена ветрогенераторов;
- чтобы компенсировать бездействие устройства в безветренные дни, требуется дополнительное оборудование: генератор и накопительная батарея (стоимость этих элементов очень высокая);
- в некоторых режимах ветряки для дома издают инфразвуки (то же самое происходит, если установка оборудования выполнена с ошибками);
- требуется регулярное проведение профилактических работ;
- ураган может серьезно повредить оборудование.
В зависимости от мощности прибора и карты ветров местности, ветряк может обеспечить электричеством как маленький дачный дом, так и большой загородный коттедж
Правовая сторона вопроса
Самодельный ветрогенератор для дома не попадает под запреты, его изготовление и применение не влечет за собой административного либо уголовного наказания. Если мощность ветряного генератора не превышает 5 кВт, он относится к бытовым устройствам, и не требует никаких согласований с местной энергетической компанией. Тем более, не требуется уплачивать какие-либо налоги, если вы не получаете прибыль при продаже электроэнергии. Кроме того, самодельный генерирующий ветряк даже с такой производительностью, требует сложных инженерных решений: смастерить его на тек просто. Поэтому мощность самоделки редко превышает 2 кВт. Собственно, этой мощности обычно достаточно для энергоснабжения частного дома (конечно, если у вас нет бойлера и мощного кондиционера).
В данном случае, речь идет о федеральном законодательстве. Поэтому перед принятием решения об изготовлении ветряка своими руками, не лишним будет проверить наличие (отсутствие) субъектовых и муниципальных нормативных правовых актов, которые могут накладывать некоторые ограничения и запреты. Например, если ваш дом расположен на особо-охраняемой природной территории, использование ветровой энергии (а это природный ресурс) может потребовать дополнительных согласований.
Проблемы с законом могут возникнуть при наличии беспокойных соседей. Ветряки для дома относятся к индивидуальным постройкам, поэтому на них также распространяются некоторые ограничения:
- Высота мачты (даже если ветрогенератор без лопастей) не может превышать установленных в вашем регионе норм. Кроме того, могут действовать ограничения, связанные с расположением вашего участка. Например, над вами может проходить посадочная глиссада к ближайшему аэродрому. Или в непосредственной близости от вашего участка проходит линия электропередач. При падении, конструкция может повредить столбы или провода. Общие ограничения при нормальной ветровой нагрузке составляют 15 метров в высоту (некоторые самодельные ветряки взмывают на 30 метров). Если мачта и корпус устройства имеют большую площадь сечения, к вам могут предъявить претензии соседи, на чей участок падает тень. Понятно, что такие жалобы обычно возникают «из вредности», но правовая основа имеется.
- Шум от лопастей. Основной источник проблем с соседями. При работе классической горизонтальной конструкции, ветряк издает инфразвук. Это не просто неприятный шум, при достижении определенного уровня, волновые колебания воздуха оказывают неблагоприятное воздействие не организм человека и домашних животных. Самодельный генератор для ветряка, как правило, не является «шедевром» инженерной мысли, и сам по себе может издавать сильный шум. Крайне желательно официально протестировать ваше устройство в органах надзора (например, в СЭС), и получить письменное заключение о том, что установленные шумовые нормы не превышены.
- Электромагнитное излучение. Любой электроприбор излучает эфирные помехи. Возьмем, к примеру ветряк из автомобильного генератора. Для снижения уровня помех автомобильного приемника, в машине устанавливаются конденсаторные фильтры. При разработке проекта обязательно учитывайте этот момент.
Претензии могут быть предъявлены не только от соседей, у которых возникнут проблемы с приемом теле радио сигналов. Если неподалеку расположены промышленные или военные приемные центры, не лишним будет проверить уровень помех в подразделении контроля радиоэлектронных помех (РЭБ).
- Экология. Звучит парадоксально: казалось бы, вы используете экологически чистый агрегат, какие могут быть проблемы? Пропеллер, расположенный на высоте 15 метров и выше, может стать препятствием на пути миграции пернатых. Вращающиеся лопасти незаметны для птиц, и они легко попадают под удар.
Корыстная дружба с ветром
Что бы там ни говорили, какие бы домыслы ни предъявляли, а дружба с ветром выгодна во всех отношениях. И во все времена. Скептики могут спорить до хрипоты и утверждать обратное. Это их проблемы. А реальность говорит: с ветром дела иметь стоит.
И совсем не случайно энергия, полученная при бескорыстной помощи ветра, приобретает всё большую востребованность у жителей всех республик бывшего Советского Союза. Всего один раз заплатив за ветрогенератор, вы можете долгие годы получать бесплатную электроэнергию и обеспечивать свой дом освещением, сигнализацией, смотреть телевизор и работать на компьютере.
Представьте себе такую идеальную картину. Если бы все жители бывших советских республик дружно приобрели для себя ветроустановки, то разбогатевшие энергетические компании остались бы без нижней рубашки.
И ведь монтируется ветряная электростанция очень быстро и начинает работать на ваши нужды буквально сразу же после её установки при минимальной скорости движения воздуха от трёх метров в секунду. Устанавливается она на небольшой штанге высотой около трёх метров и может выдерживать самые сильные ураганные напоры.
Конструкция и принцип работы ветротурбин
Ветровые генераторы представляют собой спецустройства, которые трансформируют кинетическую энергию ветра в электрическую. Это независимые источники электроэнергии, которые отлично подходят для установки в частных жилых домах, на небольших и средних фермерских хозяйствах, производственных базах.
Конструкция стандартной мини-электростанции для бытового использования включает такие функциональные элементы:
- Лопасти аэродинамической формы для улавливания ветра.
- Генератор для продуцирования переменного тока.
- Контроллер для автоматического управления ветряной станцией. Позволяет регулировать подзарядку аккумуляторов, распределяет потоки энергии между устройствами.
- Накопитель. Специальные аккумуляторные батареи для накопления сгенерированного электричества.
- Инвертор для приведения параметров вырабатываемой энергии к сетевым стандартам.
- Мачта, приподнимающая лопасти на определённую высоту над уровнем земли.
Мачты бывают разными: свободностоящие без растяжек, жёстко зафиксированные и поворотные на растяжках. Последние могут опускаться и подниматься для обслуживания, а также проведения ремонтно-восстановительных работ.
Под воздействием ветра лопасти, насаженные на генераторный вал, начинают вращаться, способствуя запуску ротора. В результате происходит преобразование кинетической энергии воздушных потоков в механическую, а потом и в электрическую энергию. Так выглядит сильно упрощённая схема работы ветряка
В действительности энергия от ветряной электростанции напрямую к потребителю не поступает. В системе обязательно должны быть подключены специальные приборы для преобразования электротока.
В цепи после генератора размещается контроллер. Он конвертирует переменный ток в постоянный. В таком виде электричество аккумулируется и сохраняется в батареях, а потом от них через инвертор, который трансформирует постоянный ток в переменный, энергия подаётся в частную электросеть.
Такая схема даёт возможность сгладить нестабильность напряжения, а также накапливать энергию в периоды полного отсутствия потребления. А это, в свою очередь, позволяет задействовать ветряные генераторы меньшей мощности, чем суммарная мощность бытовых электроприборов.
В ходе конвертации электротока по схеме переменный-постоянный-переменный происходят определённые потери энергии, которые составляют примерно 20%
Вместе с автономной ветряной станцией можно устанавливать и солнечные модули, и топливные генераторы.
Если задействовано сразу несколько устройств для получения электричества, схему дополняют ещё одним элементом – автоматическим выключателем (ABP). Он необходим, чтобы при отключении одного источника альтернативной энергии запускался другой – резервный.
В составе современных ветряных станций используются различные конструкции роторов – вращающихся частей. Они имеют свои преимущества и недостатки, разную эффективность и функциональные возможности. В настоящее время существует много разработок автономных систем, способных взаимодействовать с ветрами разной скорости и силы.
