V tomto článku se pokusíme odpovědět na otázku pro čtenáře portálu alter220.ru – co je větrný generátor, jaký je jeho provoz a rozdíly.
Větrný generátor je technické zařízení, jehož prostřednictvím se kinetická energie větru přeměňuje na elektrickou energii pro využití spotřebiteli.
Princip
Podle níže uvedeného schématu lze princip fungování větrného generátoru popsat následovně:
- vlivem proudů vzduchu (č. 1 na obrázku) se rotor „A“ a k němu připojené lopatky „B“ uvedou do rotačního pohybu;
- rotační pohyb (č. 2 ve schématu) rotoru „A“ je přenášen na hnací nápravu „C“ a převodovku „D“ (převodovka);
- z převodovky „D“ je rotační pohyb přenášen na elektrický generátor „G“, v jehož vinutích vzniká elektrický proud.
Typy zařízení
Větrné generátory se liší konstrukcí, instalací a způsoby instalace a každý typ má své výhody a nevýhody, jsou to:
S vodorovnou osou otáčení
Osa rotoru a osa pohonu jsou rovnoběžné s povrchem země.
Existují jednočepelové (č. 1), dvoučepelové (č. 2), tříčepelové (č. 3) a vícečepelové (č. 4), v množství do 50 kusů.
Výhody tohoto typu:
- Potřeba orientace ve směru proudění vzduchu;
- Potřeba instalace vysoké konstrukce pro instalaci zařízení a čím vyšší je výkon jednotky, tím vyšší by měla být konstrukce (stožár);
- Potřeba postavit základ pro instalaci stožáru, což vede ke zvýšení nákladů na instalační práce;
- Vysoká hladina hluku během provozu;
- Potenciální nebezpečí pro ptáky a jiné létající organismy.
S vertikální osou otáčení
Osa rotace je umístěna svisle vzhledem k povrchu Země.
Tento typ zařízení lze rozdělit do několika skupin, a to:
- S rotorem Savounis.
Tato konstrukce se skládá z několika půlválců. V tomto případě se osa neustále otáčí, bez ohledu na proudění větru a jeho intenzitu.
- Špičkový technologický design;
- Významný rozběhový moment;
- Schopnost pracovat s nízkými průtoky vzduchu.
- Nízká účinnost čepele;
- Značná potřeba materiálů při výrobě.
S rotorem Daria
V tomto provedení je k ose otáčení připevněno několik lopatek, které jsou plochým pásem. Diagram ukazuje následující typy tohoto typu zařízení:
1 – klasická verze rotoru Darrieus.
2 – Rotor Daria Tina N (ortogonální rotor).
3 – Šroubový rotor Darrieus (s heliokoidním rotorem).
- Není třeba se soustředit na proudění vzduchu;
- Snadná výroba čepelí;
- Jednoduchost a pohodlný způsob obsluhy.
- Nízká účinnost instalací;
- Krátké mezi cykly oprav podpůrných jednotek a konstrukčních prvků;
- Mají slabou schopnost samočinného startu, v přítomnosti dvou lopatek, s rovnoměrným prouděním větru.
Se šroubovitým rotorem
Jde o modifikaci zařízení s rotorem Daria. Na výše uvedeném schématu – č. 3.
- Delší životnost ve srovnání s klasickou verzí rotoru Darrieus;
- Méně významné zatížení nosných součástí a mechanismů.
- Vyšší náklady ve srovnání s klasickou verzí;
- Náročnější a složitější proces výroby čepelí.
S vícelistým rotorem
Jde o modifikaci přístrojů s rotorem Savounis. Tento design má dvě řady lopatek. První řada je stacionární, zachycuje proud vzduchu a stlačuje jej, a proto se rychlost proudění vzduchu zvyšuje. Poté proud vzduchu vstupuje do druhé řady, která funguje na principu rotoru Savounis.
- Vysoká efektivita při práci;
- Schopnost pracovat při nízkém proudění větru.
- Vysoká cena.
S ortogonálním rotorem
Tato konstrukce je základem výše uvedeného – osa otáčení je umístěna svisle, je k ní připojeno několik lopatek, které jsou umístěny rovnoběžně s osou a jsou z ní odstraněny v určité vzdálenosti.
Na výše uvedeném schématu se jedná o č. 2 – rotor Daria Tina N.
- Nedostatek mechanismů pro orientaci podle proudění větru;
- Snadná obsluha a údržba.
- Krátké cykly mezi opravami podpůrných jednotek a konstrukčních prvků.
Poháněno vodními kapkami
Tento design se zatím komerčně nevyrábí. Skládá se z kovového rámu, uvnitř jehož obrysu jsou vodorovně umístěny izolované trubky. Každá trubice obsahuje speciální trysky a elektrody. Princip činnosti je založen na vytváření a akumulaci energie pomocí kapek vody, které vycházejí ze speciálních trysek.
Kapky vody jsou kladně nabité a vlivem větrných proudů jsou unášeny ke kladně nabitým elektrodám. To vede ke zvýšení potenciální energie kladně nabité kapky. Elektřina vzniká, když kapky vody narazí na kladně nabitou elektrodu.
Větrný generátor – plachta
Tento typ generátoru vypadá jako satelitní parabola. K instalaci se používá stožár, jako je tomu u větrných mlýnů, které mají horizontální osu otáčení. Tyto struktury jsou také podobné orientací v proudech vzduchu – používá se dřík, díky kterému je „deska“ neustále v rovině kolmé na směr větru.
„Plachta“ je upevněna a napnuta na kulatém rámu a pod vlivem větru provádí oscilační pohyby. Tyto pohyby jsou soustavou táhel přenášeny na písty hydraulického systému, ve kterých se mechanická vibrační energie přeměňuje na tlak kapaliny. Hydraulický tlak kapaliny se převádí na rotační pohyb pohonu, ke kterému je připojen elektrický generátor, který generuje elektrický proud.
Výhody designu jsou:
- Schopnost pracovat při nízkých rychlostech větru;
- Nízká hmotnost konstrukce;
- Údržba a snadná údržba;
- Environmentální bezpečnost zařízení;
- Lehká instalace
- Při použití v oblastech se silným větrem ztrácejí hlavní výhody oproti jiným konstrukcím svůj význam.
Jak vybrat větrný generátor
Chcete-li vybrat větrný generátor, musíte:
- Vypočítejte instalovaný výkon elektrických spotřebičů, které se plánují připojit k tomuto zdroji energie.
- Na základě získaných hodnot výkonu a průměrné roční rychlosti větru v regionu, kde je jednotka instalována, je určen výkon generátoru. Výkon by měl být zohledněn s ohledem na bezpečnostní faktor, s přihlédnutím ke zvýšení zátěže a tak, aby nedošlo k přetížení zařízení při špičkovém zatížení.
- Je třeba vzít v úvahu klima v místě, kde je zařízení instalováno, protože srážky negativně ovlivňují výkon generátoru. Vezměte v úvahu klimatické vlastnosti místa bydliště.
- Určení účinnosti instalace je jedním z nejdůležitějších ukazatelů.
- Zjistěte výkon generátoru ve vztahu k hluku produkovanému během provozu.
- Proveďte srovnávací analýzu různých typů generátorů podle všech charakteristik a parametrů.
- Přečtěte si recenze od uživatelů podobných instalací.
- Proveďte analýzu domácích a zahraničních výrobců, prostudujte si recenze o těchto podnicích.
Oblíbené modely a značky
V současné době vyrábí větrné generátory domácí i zahraniční výrobci.
Mezi domácími modely jsou nejžádanější:
- EnergyWind, s horizontální osou otáčení, výkon od 1,0 do 10,0 kW.
Mezi zahraničními modely jsou rozšířené větrné generátory:
- Zonhan Windpower Co, Ltd (Čína), s horizontální osou otáčení, výkon od 0,3 do 5,0 kW;
- Bekar Europe GmbH (Německo), s vertikální osou otáčení, výkon od 0,5 do 60,0 kW.
Průměrné ceny
Náklady na větrné generátory závisí na konstrukci, výkonu, zemi a výrobci.
Cena výše uvedených modelů je:
- EnergyWind, v závislosti na výkonu (od 1,0 do 10,0 kW), se pohybuje od 68000,00 650000,00 do XNUMX XNUMX rublů.
- Exmork od Zonhan Windpower Co, Ltd (Čína), v závislosti na výkonu (od 0,3 do 5,0 kW), se pohybuje od 30000,00 260000,00 do XNUMX XNUMX rublů.
- Bekar, v závislosti na výkonu (od 0,5 do 60,0 kW), se pohybuje od 43000,00 XNUMX rublů.
Výhody a nevýhody
Výhody využití větrné energie, a tedy i větrných generátorů, zahrnují následující:
- Větrná energie je obnovitelná energie s nevyčerpatelnými zdroji;
- Šetrnost energetického zdroje a procesu výroby elektrické energie k životnímu prostředí;
- Schopnost rychle instalovat instalace a poskytovat spotřebitelům elektrickou energii;
Mezi nevýhody patří následující:
- Účinnost instalací závisí na ročním období, povětrnostních podmínkách a regionu, kde je jednotka instalována;
- Vysoká hladina hluku během provozu jednotek;
- Nebezpečí pro opeřené obyvatele regionu, kde je instalován větrný generátor;
- Při průmyslové výrobě elektrické energie jsou při použití větrných generátorů zapotřebí značné plochy půdy.
Rozvoj větrné energie
Vzhledem k rostoucí potřebě energetických zdrojů, stejně jako klesajícím zásobám konvenčních energetických nosičů, je rozvoj zelené energie stále aktuálnější.
Vědci a inženýři z různých zemí vyvíjejí nové modely větrných turbín, aby zvýšili podíl pozitivních vlastností jednotek a minimalizovali ty negativní.
Mezi takové příklady patří plovoucí a vznášené větrné generátory. Plovoucí plavidla jsou instalována daleko od břehu a zabírají pevninu, jejich práce je nejúčinnější díky neustálým mořským větrům. Plovoucí generátory jsou také účinné, protože čím výše je zvednutý nad povrchem země, tím větší je rychlost větru.
Podíl elektrické energie vyrobené větrnými elektrárnami neustále roste. To se děje jak u nás, tak ve všech technicky vyspělých zemích.
V Rusku se v budoucnu plánuje, že podíl elektrické energie vyrobené z větrných elektráren bude asi 30 % z celkové výroby elektřiny v zemi.
Pravděpodobně se vám budou líbit také následující materiály: Kategorie „Větrná energie“
Děkuji, že jste dočetli až do konce! Nezapomeň přihlásit se k odběru kanálu, Еpokud se vám článek líbil!
Sdílejte s přáteli, zanechte své komentáře
Přidejte se do naší skupiny na VK:
a navrhnout témata k diskusi, společně to bude zajímavější.
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.
Nevýhody větrných generátorů zahrnují:
- Závislost výkonu na přítomnosti větru.
- Toto zařízení generuje během provozu elektromagnetické rušení, které může nepříznivě ovlivnit TV, rádio, internet a komunikaci.
- V případě extrémních projevů počasí hrozí poškození zařízení.
- Je vyžadováno povinné uzemnění – k ochraně zařízení a konstrukce nebo budovy, na které je instalováno, před úderem blesku.
- 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:
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:
- Místo instalace je lepší vybrat na kopci, daleko od překážek, zařízení by mělo být umístěno ve výšce alespoň 10 metrů od země.
- Stožár musí mít pevný základ – nejlépe betonový.
- Nad větrným mlýnem je nutné umístit malý baldachýn na ochranu před srážkami.
- 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.
