Větrné elektrárny: co jsou a jak si vybrat pro soukromý dům

První taková zařízení se začala objevovat na konci 19. století a dnes nabyla zvláštního významu. Větrné elektrárny (WPP) se stávají perspektivním zdrojem obnovitelné energie, nelze se jim vyhnout v odlehlých a těžko dostupných oblastech a také tam, kde v blízkosti nejsou žádné hlavní sítě. Pochopíme, jak funguje větrná turbína, jak funguje větrná elektrárna a jaká existují provozní omezení a zda se vyplatí pořídit větrnou elektrárnu do soukromé domácnosti.

Jak fungují větrné generátory?

Lidstvo používá větrnou energii po tisíce let, staví větrné mlýny. Na stejném principu funguje větrná farma; pouze zařízení nevykonává mechanickou práci, ale slouží k výrobě elektřiny. Je třeba rozlišovat mezi větrným generátorem nebo větrnou turbínou – jedná se o větrnou elektroinstalaci, jediné zařízení a větrnou elektrárnu, mnoho větrných turbín spojených do jedné sítě.

Hlavními součástmi struktury jsou následující prvky:

  • Rotor s aerodynamicky tvarovanými lopatkami.
  • Převodovka (reduktor), která slouží jako převodový článek mezi rotorem a generátorem.
  • Kryt, který slouží jako ochrana mechanických, elektrických a elektronických součástí systému větrné farmy.

Když se vítr pohybuje lopatkami připevněnými k podpěře; začnou se otáčet a roztáčet rotor generátoru. Takto vyrobená elektřina jde nejprve do střídače, kde se proud přemění ze stejnosměrného na střídavý, poté je dodávána do baterie, kde je k dispozici spotřebiteli.

Typy větrných elektráren

Moderní větrné turbíny na výrobu elektřiny se liší designem, velikostí, typem a modifikacemi. Mohou být klasifikovány podle následujících vlastností:

  • Typ větrné turbíny. Je určeno směrem osy otáčení, vertikální nebo horizontální. Zařízení s horizontální osou otáčení jsou častější, protože jsou produktivnější. Vertikální analogy mají o něco menší produkci elektřiny, ale jsou stabilnější v kritických povětrnostních podmínkách.
  • Počet lopatek. Otáčení provádí listová vrtule, zařízení se dvěma, třemi nebo více listy.
  • Technické vlastnosti vrtule (způsob řízení listu). Hlavním parametrem je stoupání vrtule; závisí na úhlu lopatek vzhledem k rovině otáčení. Rozteč lopatek může být pevná nebo variabilní. První možnost je praktičtější: zařízení se snadněji ovládá a je méně náchylné k poruchám.
  • Materiál čepele. Pevné pracovní lopatky jsou vyrobeny z polymerních kompozitů. Plachtění – vyrobeno z netkaných vrstvených materiálů, stejně jako plátno nebo plachta. Listy plachet jsou schopny změnit pracovní plochu; Jsou levnější, ale mají také nižší pevnost než polymerní produkty.

Z hlediska velikosti lze větrné elektrárny rozdělit do tří skupin:

  • Výška průmyslových instalací, které tvoří pobřežní, pobřežní nebo pobřežní elektrárny, dosahuje až 200 m (rozpětí lopatek až 120 m). Takové větrné elektrárny, známé z působivých fotografií a natáčení, generují stovky megawattů elektřiny, která stačí na napájení stovek domácností.
  • Střední větrné turbíny jsou určeny k napájení malých objektů: farem, soukromých domů. Vyrábějí maximálně 100 kW elektřiny, kterou lze využít jako doplňkový, záložní nebo hlavní zdroj energie.
  • Nejmenší zařízení mají výkon ne více než 20-300 W. Kompaktní větrné elektrárny jsou vhodné pro dobíjení baterií; všude tam, kde se elektřina používá pravidelně a v malých množstvích.

Větrná farma pro soukromý dům: na co musíte myslet před nákupem

Myšlenka využití čisté energie doslova z ničeho nic je atraktivní pro majitele soukromých pozemků a dceřiných pozemků. Malé vzdušné elektrárny však nejsou vždy efektivní a je důležité si předem uvědomit, zda taková instalace ospravedlní pořizovací náklady. Kompaktní větrná farma se stane nákladově efektivní pouze v regionech s určitým zatížením větrem. Kromě toho musí být splněny některé další podmínky.

READ
Co potřebujete vědět při nákupu ventilátoru?

Větrné vyhlídky: výběr místa

Sny o malé stanici schopné zásobovat dům nebo pozemek mohou zůstat sny, pokud se v oblasti často nevyskytují větrné dny. Přijatelná ekonomická efektivita je zajištěna následujícími podmínkami:

  • Vítr fouká mnoho dní. Pokud si nejste jisti povětrnostními podmínkami ve vaší oblasti, mapa zatížení větrem vám pomůže odstranit vaše pochybnosti. Ukazuje, kde větry vanou více či méně stabilně a kde jsou oblasti bezvětří. Kromě větrné mapy můžete také nahlédnout do archivu místní meteorologické stanice.
  • Kvalita větru. Obecně platí, že aby se větrná farma stala ekonomicky životaschopnou, musí minimální průměrná roční rychlost větru začínat od 4-4,5 m/s (14,4-16,2 km/h).
  • Stabilita větru. Ani za stabilního větrného počasí nebude vždy vyrobeno dostatek elektřiny. Produktivita je velmi závislá na změnách rychlosti větru. Je-li vítr nárazový a jeho síla kolísá v rozmezí 10 %, bude výroba elektřiny kolísat v rozmezí 25 %.

Místo pro instalaci větrného generátoru musí také splňovat určité podmínky; důležité jsou následující faktory:

  • Otevřený prostor. Vítr vyvine maximální rychlost ve stepi, poblíž pobřeží, na kopci (například na vrcholu kopce).
  • Žádné překážky. Návratnost větrné farmy se snižuje, pokud je instalována v blízkosti budov a stromů. Myslete dlouhodobě: mladé krátké stromy porostou, ale větrný mlýn ne.

Majitelé, jejichž náklady na elektřinu jsou neslušně vysoké nebo jejichž elektrické vedení se nachází daleko, uvažují o instalaci větrné elektrárny pro soukromý dům. I když chcete investovat peníze do větrného generátoru (a to je nákladná investice s nízkou návratností), musíte se ujistit, že jsou splněny následující podmínky:

  • Je zde dostatek místa pro instalaci větrné turbíny.
  • Místní správa umožňuje instalaci domácích větrných elektráren.
  • Nebudete mít problémy se svými sousedy.

Větrný mlýn bude muset být umístěn daleko od sousedů a ti budou muset být předem informováni o vašich plánech, aby se v budoucnu vyhnuli hádkám a soudním sporům. Nejde jen o bezpečnost, ale také o hluk, který provozní zařízení vydává.

Standardní (velká) jednotka při plném zatížení generuje hluk 34-45 dB, což odpovídá hluku auta jedoucího po dálnici. Kompaktní zařízení nevydává větší hluk než klimatizace. Doporučená vzdálenost od velké větrné turbíny k obytným budovám je 30-40 m, pak hluk nezpůsobí nepohodlí.

Velikost a výkon: jak porovnat různé větrné turbíny

Otázka velikosti větrné elektrárny je pro budoucího majitele nesmírně důležitá, neboť úzce souvisí s výkonem větrné turbíny. Přísně vzato, nejprve se musíte rozhodnout, jak výkonnou instalaci potřebujete, abyste nepřeplatili přebytek energie (pokud se nechystáte prodávat elektřinu).

Nejprve musíte zjistit, kolik energie vaše domácnost ročně spotřebuje. Můžete vzít spotřebu za poslední rok nebo vypočítat průměr za posledních několik let. Případně můžete vzít spotřebu za jeden měsíc a vynásobit 12. Výsledné číslo lze použít při výběru vhodného modelu větrné turbíny.

Pak musíte zhruba odhadnout, kolik elektřiny lze skutečně získat z konkrétního modelu větrného generátoru. V konceptech popisujících provoz zařízení je určitý zmatek. Například jmenovitý výkon je ten, který instalace (lopatky) vyvíjí. Tato hodnota se často (a chybně) používá při porovnávání různých modelů.

READ
Jak funguje zámek červených nití?

Chyba je v tom, že skutečný výkon, který se dostane ke spotřebiteli, je výkon střídače (konvertoru); Je to on, kdo přijímá energii z větrné turbíny a baterie. Skutečný výkon se neshoduje s nominálním výkonem, ale mění se v reálném čase po změnách rychlosti větru.

Problém pramení ze skutečnosti, že neexistuje jednotný průmyslový standard pro měření výkonu. To vede k tomu, že výrobci specifikují výstupní výkon při různých rychlostech větru.

Popis videa

Jak funguje větrná elektrárna, je v následujícím videu:

Průměr větrné turbíny, pracovní plocha lopatek a výkon jsou vzájemně propojené parametry. Pracovní plocha je úměrná druhé mocnině průměru a výkon (a tím i produkce energie) je naopak úměrný pracovní ploše. Vzhledem k tomu, že závislost je nelineární, je třeba to vzít v úvahu při porovnávání energetických schopností různých modelů větrných farem. Pokud se například průměry dvou větrných turbín liší 1,5krát, pak je výkon již 2,25krát (1,5×1,5).

Proto budou správné následující metody porovnání dvou větrných mlýnů:

  • Pokud se porovná jmenovitý výkon, pak se hodnoty berou při stejných návrhových rychlostech větru.
  • Pro posouzení skutečných možností je snazší odhadnout podle průměru větrné turbíny a výroby energie.

Je také důležité pochopit, že zařízení bude v průměru pracovat na třetinu svého navrženého výkonu, což bude přičítáno slabému nebo žádnému větru. To znamená, že pokud pro bezproblémové fungování soukromého domu potřebujete zdroj elektřiny s kapacitou 2-3 kW, pak bude vyžadována větrná farma s kapacitou 5-6 kW.

Abyste předešli zbytečným ztrátám energie, měli byste pečlivě zvolit umístění a velikost podpěry. Je žádoucí, aby konstrukce, na které je větrný generátor namontován, byla o dva až tři metry vyšší než okolní překážky v okruhu 200 (nebo raději více) metrů.

Popis videa

O účinnosti větrných turbín v následujícím videu:

Ceny větrných elektráren pro soukromý dům

Společnosti po celém světě se zabývají výrobou průmyslových, komerčních a domácích větrných generátorů; Největší producenti pocházejí z Dánska, Číny, USA, Německa, Indie a Španělska. Náklady na větrný generátor jsou ovlivněny místem jeho výroby a výkonem.

Zařízení s výkonem nižším než 100 kW jsou klasifikována jako malá větrná energie. Pokud výkon nepřesahuje 1 kW, pak se jedná o mikrovětrné zařízení, které lze použít například na jachtě nebo pro zásobování farmy vodou. Následující typy větrných elektráren jsou vhodné pro soukromé domácnosti nebo jako větrný generátor pro letní sídlo:

  • Zařízení má výkon cca 3 kW (48V). Větrný generátor stojí 150-160 tisíc rublů. je schopna zajistit energii chatě průběžně, nebo jako doplňkový zdroj. Obvykle je v ceně stožár a ovladač.
  • 5 kW (120V) zařízení. Vhodné pro regiony se stabilním větrem, s jistotou napájí velký dům plný domácích elektrických spotřebičů. Cena se pohybuje v rozmezí 320-360 tisíc rublů.
  • 10 kW (240V) zařízení. Cena začíná od 600 do 670 tisíc rublů, zařízení poskytne elektřinu několika venkovským domům nebo farmě. Energie bude dostatek nejen pro potřeby domácnosti, ale i pro použití stavebního nářadí.

Popis videa

O 2,5 kW větrném mlýně pro domácnost v následujícím videu:

Nejdůležitější znaky

Nákup větrné elektrárny pro letní dům, farmu nebo soukromý dům bude dobrým řešením, pokud nemáte možnost připojení k centralizovanému elektrickému vedení, nebo pokud chcete mít záložní zdroj elektřiny. Zařízení bude užitečné (účinné) v oblastech se stálým větrem.

READ
Co je to pantografový mechanismus?

Při porovnávání různých modelů větrných elektráren je nutné spoléhat na správné parametry: nehodnotit nominální, ale skutečný výkon. Před nákupem je důležité zajistit, abyste měli pro větrnou turbínu vhodné umístění a že vaši sousedé nebudou proti větrné turbíně nic namítat.

Větrný generátor pro soukromý dům - zařízení, princip činnosti, odrůdy, domácí větrný mlýn, pravidla výběru, instalace

Se stále se zvyšující hustotou a pokrytím sítí pro přenos elektrické energie se kvalita a stabilita nezlepšuje a ceny se každou sezónu zvyšují. Jedním z nejlepších alternativních zdrojů elektřiny je dnes autonomní větrný generátor pro soukromý dům. Pojďme analyzovat, co toto zařízení je, z jakých částí se skládá, jak funguje, jaké má výhody a nevýhody, jaké jsou zákonné požadavky na jeho instalaci, jaké existují odrůdy a jaká jsou pravidla pro jeho výběr, umístění a instalaci.

Větrný generátor: zařízení, princip činnosti, klady a zápory

Pokud jsou v oblasti bydliště konstantní větry, je docela vhodné zakoupit a nainstalovat větrný generátor. Před jeho pořízením je však nutné pochopit jeho strukturu, princip fungování a hlavní výhody a nevýhody. Pojďme analyzovat tyto aspekty podrobněji.

Hlavní komponenty

Zařízení větrného generátoru je založeno na přeměně kinetické síly zatížení větrem na mechanickou energii s následnou její přeměnou na elektrickou. Pro implementaci sekvenčních akcí tohoto přechodového řetězce je zařízení vybaveno následujícími hlavními jednotkami:

  • Listová vrtule. Počet lopatek se může u jednotlivých modelů značně lišit, od dvou nebo tří do deseti nebo více.
  • Rotor. Turbínový prvek rotující působením lopatek.
  • Reduktor. Přenáší a reguluje rychlost z rotoru do generátoru.
  • Generátor. Mechanická síla se přeměňuje na elektrickou energii.
  • Invertor je měnič proudu ze střídavého na stejnosměrný proud.
  • Akumulátorová baterie. Ukládá elektřinu pro případ odstávky a ekonomického provozu větrného generátoru i prostoje v případě klidu.
  • Ochranný obal. Chrání zařízení před různými druhy vnějších faktorů.
  • Aero komponenty. Křídla, ocas – pro lepší zachycení a přizpůsobení vrtule proudu větru.

Dávejte pozor! Moderní výrobci vyrábějí větrné domácí generátory, které nepotřebují silný proud větru. Jsou schopny produktivně fungovat při síle větru pouze 4 m/s.

Princip

Mechanismus činnosti větrného generátoru přímo souvisí s vlastnostmi jeho konstrukce – vrtule a stopka jsou instalovány na stejné ose s protizávažím v místě připevnění ke svislému stožáru. Akce probíhá podle následujícího algoritmu:

  • Vrtule a dřík namontované na stejné ose zachycují proudění větru a přenášejí je na listy.
  • Lopatky se začínají otáčet a přenášejí moment pohybu na turbínu generátoru.
  • Rotace rotoru vede ke vzniku indukčního magnetického pole a vzniku střídavého elektrického proudu.
  • Dále při průchodu měničem napětí mění proměnné charakteristiky na konstantní.
  • Proud napájí baterii, která zase distribuuje energii spotřebitelské energii v domě.

Užitečné informace! Větrný generátor může hrát roli hlavního i doplňkového zdroje elektrické energie. V prvním případě jádro ze zařízení napájí některé ze zařízení, aby ušetřilo nebo doplnilo nedostatek energie v hlavní síti a používá se v případě nouzového vypnutí druhé sítě. V druhém případě se může jednat o nezávislý zdroj nebo o součást autonomního systému, včetně vodních turbín, solárních panelů atd. zařízení.

Výhody a nevýhody

Autonomní větrná farma pro soukromý dům má následující řadu výhod:

  • Zařízení pracuje na úkor prakticky nevyčerpatelného a obnovitelného typu zdroje energie.
  • Značné náklady jsou spojeny pouze s nákupem, dodáním, montáží a připojením. Náklady na údržbu jsou prakticky vynaloženy. Větrný mlýn proto vyžaduje jednorázovou investici, která se při následném používání rychle vrátí.
  • Výsledný druh energie a zařízení k tomu používané jsou zcela ekologické.
  • Generátory jsou přizpůsobeny všem klimatickým zónám a jsou chráněny před negativními povětrnostními vlivy.
  • Zařízení během provozu nevyžaduje nastavování, seřizování a úpravy.
READ
Jak se jmenuje materiál pro měkká okna?

Nevýhody větrných generátorů zahrnují:

  1. Závislost výkonu na přítomnosti větru.
  2. Toto zařízení generuje během provozu elektromagnetické rušení, které může nepříznivě ovlivnit TV, rádio, internet a komunikaci.
  3. V případě extrémních projevů počasí hrozí poškození zařízení.
  4. Je vyžadováno povinné uzemnění – k ochraně zařízení a konstrukce nebo budovy, na které je instalováno, před úderem blesku.
  5. Nesprávná instalace, porušení pokynů nebo provoz vadné instance může vést k hluku.

Poradenství! Chcete-li zjistit, zda bude výhodné instalovat větrnou farmu pro výrobu proudu, je třeba vzít v úvahu řadu faktorů – možnost napájení za účasti zařízení, rozmanitost dostupných modelů, jejich vlastnosti, výkon a náklady.

Právní požadavky

Aby byl větrný generátor instalovaný v soukromém domě nebo na přilehlém území v souladu s legislativním rámcem, musí splňovat následující soubor požadavků:

  • Výkon není vyšší než 5 kW. Zařízení s tímto ukazatelem se týká domácích zařízení, která nevyžadují kontrolu ze strany energetických dozorových institucí.
  • Absence obecně-územních a technických omezení na obsazeném území. Některá soukromá území se mohou nacházet uvnitř zvláště chráněných, vzácných přírodních a jiných stavů objektů, v nichž je umístění některých technických prostředků zakázáno.
  • Koordinace se sousedy (rušení, hluk, vržený stín atd.). Všechny druhy rušení, které vznikají při instalaci, mohou způsobit stížnosti nejen od sousedů, ale také od řady lokalizovaných podniků, přenosových center.
  • Výška stožáru pro splnění místních a federálních požadavků. Výška stožáru obvykle nepřesahuje 15 metrů, ale mohou existovat výjimky. Proto se před stavbou vysoké konstrukce musíte ujistit, že splňuje všechny potřebné požadavky – nepřítomnost elektrického vedení, mimo přistávací dráhu atd.
  • Žádný zásah do původních a stěhovavých druhů. Ptáci často padají do lopatek elektráren. Volba místa pro instalaci stěžně s vrtulí proto musí vyloučit dříve známé způsoby jejich letu.

Doporučení! Aby bylo možné vyloučit všechny možné prezentace od sousedů nebo regulačních orgánů, je nejlepší předem shromáždit veškerý potřebný balíček dokumentů, registračních osvědčení a osvědčení potvrzujících, že větrný mlýn pro soukromý dům je bezpečný a neškodný. Kromě toho je lepší nainstalovat tovární model plně v souladu s parametry doporučenými v technické dokumentaci.

Odrůdy

Abyste si vybrali správný větrný generátor, musíte nejprve vzít v úvahu jeho technické parametry. Moderní modely se liší v následujícím počtu funkcí:

  • Počet listů vrtule. Velké množství šroubových prvků komplikuje design. Čím více lopatek, tím nižší rychlost větru je však potřeba ke spuštění mechanismu.
  • typ materiálu čepele. Modely s tuhými vrtulemi jsou pevnější a odolnější, ale také mnohem dražší než jachtařské protějšky.
  • Umístění vodítka otáčení. Dělí se na vertikální a horizontální. První jsou silnější a citlivější, druhé mají lepší výkon.
  • Možnost změny charakteristiky kroku. Liší se u modelů s proměnnou a nezměněnou roztečí. Produkty s variabilními parametry kroku vám umožní zvýšit rychlost a tím i produktivitu. Jsou však složitější, objemnější a dražší.

Je dobré vědět! Tovární modely dostupné dnes k běžnému prodeji jsou poměrně drahé. Proto často ti, kteří chtějí instalovat takovou autonomní elektrárnu, mají otázku, jak vyrobit větrný generátor. Domácí analogy se často vyrábějí z generátorů automobilů připojených podle schématu s podobnou 12voltovou baterií.

Popis videa

Video o tom, co je větrný generátor, jeho výhody a nevýhody:

READ
Jak funguje lapač bahna v topném systému?

Kritéria výběru

Při výběru větrného generátoru je kromě technických vlastností nutné také správně nastavit požadovaný výkon. Je nastaven takovým parametrem, jako je průměr rotoru, který lze vypočítat pomocí následujícího vzorce:

Эrok u1,64d 2 * D 3 * O XNUMX

Эrok – celková elektřina spotřebovaná domácími spotřebiči za rok, kW,

D je průměr rotoru v metrech,

О – průměrná roční hodnota rychlosti větru, metr/s.

Dosazením známých parametrů do tohoto tvaru lze vypočítat, jaký průměr by měl být rotor vybaven větrnou farmou pro dům v konkrétním případě.

Pravidla ubytování

Při instalaci zařízení je třeba vzít v úvahu následující počet požadavků:

  • V blízkosti generátoru by neměly být žádné konstrukce, keře, stromy a jiné překážky, které by bránily volnému průchodu proudění větru.
  • Aby hluk a rušení z práce neměly negativní dopad na ostatní, je lepší umístit větrné mlýny pro dům alespoň 30 metrů od domova.
  • Aby nedošlo k oslabení proudění větru, je lepší instalovat mechanismus 2-3 metry nad okolní překážky, i když jsou ve vzdálenosti až 200 metrů.

Popis videa

Video o tom, jak vyrobit jednoduchý větrný generátor:

Je třeba poznamenat, že i při dodržení všech instalačních pravidel nelze zaručit trvalý výsledek výroby elektřiny. Protože indikátor přímo závisí na zatížení větrem, které není nikdy stabilní.

Vlastnosti instalace

Průmyslově vyrobený nebo podomácku vyrobený větrný mlýn musí být instalován s následujícími minimálními požadavky:

  1. Místo instalace je lepší vybrat na kopci, daleko od překážek, zařízení by mělo být umístěno ve výšce alespoň 10 metrů od země.
  2. Stožár musí mít pevný základ – nejlépe betonový.
  3. Nad větrným mlýnem je nutné umístit malý baldachýn na ochranu před srážkami.
  4. Pokud je nutná výměna, oprava nebo údržba, konstrukce skládacího stožáru usnadní přístup k zařízení.

K poznámce! Při rozhodování, jak vyrobit větrný mlýn tak, aby byl odolný a nenáročný na údržbu, je třeba věnovat pozornost počtu fází generovaných zařízením. Třífázové modely tedy ve srovnání s jednofázovými protějšky nebručí, nevibrují a vyznačují se lepší životností.

Popis videa

Video příklad výroby a použití větrného mlýna pro domácnost:

Nejdůležitější znaky

Větrný generátor pro domácnost je jedním z nejlepších alternativních zdrojů elektřiny. Princip jeho činnosti je založen na přeměně kinetické energie větru na energii mechanickou a následně pomocí rotoru na energii elektrickou. Mezi jeho hlavní výhody patří:

  • Práce na úkor nevyčerpatelného zdroje energie – větru.
  • Náklady jsou spojeny pouze s nákupem a instalací, zařízení je odolné a nevyžaduje velkou údržbu.
  • Přizpůsobivost každému klimatu.
  • Ekologický druh zdroje energie.

Mezi nevýhody patří – závislost na síle větru, rušení, možnost destrukce při samovolných projevech počasí. Instalace větrného generátoru musí splňovat požadavky zákona – výkon, výšku, omezení, koordinaci se sousedy a nepřítomnost biologického poškození. Modely se liší technickými parametry – počtem lopatek, typem jejich materiálu, směrem osy otáčení a variabilitou rozteče. Při výběru je třeba vzít v úvahu průměr rotoru, který určuje výkon. Instalace zařízení musí odpovídat pravidlům umístění a praktickým doporučením.