Turbine eoliene carusel. Ce tipuri de generatoare eoliene sunt cele mai eficiente: caracteristici, avantaje și dezavantaje

Tipuri de generatoare eoliene

Turbinele eoliene se pot distinge prin:
- numarul de lame;
— tipul materialelor lamei;
— amplasarea verticală sau orizontală a axei de instalare;
— versiunea pas cu pas a lamelor.

Prin proiectare, generatoarele eoliene sunt împărțite în funcție de numărul de pale: simple, cu două pale, cu trei pale și cu mai multe pale. Prezența unui număr mare de lame le permite să se rotească cu foarte puțin vânt. Designul palelor poate fi împărțit în rigid și sail. Turbinele eoliene care navighează sunt mai ieftine decât altele, dar necesită reparații frecvente.

Unul dintre tipurile de generatoare eoliene este orizontal

Generatoarele eoliene verticale încep să se rotească la vânt scăzut. Nu au nevoie de o giruetă. Cu toate acestea, ele sunt inferioare ca putere față de morile de vânt cu axă orizontală. Pasul palelor generatorului eolian poate fi fix sau variabil. Pasul variabil al lamelor face posibilă creșterea vitezei de rotație. Aceste mori de vânt sunt mai scumpe. Modelele de turbine eoliene cu pas fix sunt fiabile și simple.

Generator vertical

Aceste mori de vânt sunt mai puțin costisitoare de întreținut deoarece sunt instalate la o înălțime mică. De asemenea, au mai puține piese în mișcare și sunt mai ușor de reparat și fabricat. Această opțiune de instalare este ușor de realizat cu propriile mâini.

Generator eolian vertical

Designul unui generator eolian cu palete optime și un rotor unic oferă o eficiență ridicată și nu depinde de direcția vântului. Generatoarele eoliene cu design vertical sunt silențioase. Generatorul eolian vertical are mai multe tipuri de design.

Generatoare eoliene ortogonale

Generator eolian ortogonal

Astfel de mori de vânt au mai multe pale paralele care sunt instalate la distanță de axa verticală. Funcționarea morilor de vânt ortogonale nu este afectată de direcția vântului. Sunt instalate la nivelul solului, ceea ce facilitează instalarea și funcționarea instalației.

Generatoare eoliene bazate pe rotorul Savonius

Lamele acestei instalații sunt semicilindri speciali care creează un cuplu mare. Dezavantajele acestor mori de vânt includ consumul ridicat de material și eficiența scăzută. Pentru a obține un cuplu mare cu rotorul Savonius, este instalat și un rotor Darrieus.

Turbine eoliene cu rotor Daria

Alături de rotorul Darrieus, aceste unități au un număr de perechi de lame cu un design original pentru a îmbunătăți aerodinamica. Avantajul acestor instalații este posibilitatea instalării lor la nivelul solului.

Generatoare eoliene elicoidale.

Sunt o modificare a rotoarelor ortogonale cu o configurație specială a lamei, care oferă o rotație uniformă a rotorului. Prin reducerea sarcinii asupra elementelor rotorului, durata lor de viață crește.

Generatoare eoliene bazate pe rotorul Daria

Turbine eoliene cu palete multiple

Generatoare eoliene cu mai multe pale

Turbinele eoliene de acest tip sunt o versiune modificată a rotoarelor ortogonale. Lamele de pe aceste instalații sunt instalate pe mai multe rânduri. Primul rând de pale fixe direcționează fluxul vântului către pale.

Generator eolian de navigație

Principalul avantaj al acestei instalații este capacitatea de a lucra în vânt ușor de 0,5 m/s. Generatorul de vant cu vele poate fi instalat oriunde, la orice inaltime.

Generator eolian de navigație

Avantajele includ: viteza scăzută a vântului, răspuns rapid la vânt, ușurința construcției, disponibilitatea materialului, mentenabilitatea, capacitatea de a face o moară de vânt cu propriile mâini. Dezavantajul este posibilitatea spargerii la vant puternic.

Generator eolian orizontal

Generator eolian orizontal

Aceste instalații pot avea un număr diferit de lame. Pentru ca un generator eolian să funcționeze, este important să alegeți direcția corectă a vântului. Eficienta instalatiei se realizeaza prin unghiul mic de atac al lamelor si posibilitatea de reglare a acestora. Astfel de generatoare eoliene au dimensiuni și greutate reduse.

În viața modernă, modelele rotative de înaltă calitate funcționează perfect. Acestea au catarge prefabricate originale.

Structurile rotorului diferă în ceea ce privește locația axei de rotație față de suprafața pământului.

caracteristici generale

Aceste mecanisme sunt dotate cu o serie de caracteristici semnificative în comparație cu turbinele eoliene cu axă orizontală. Nu au ca atare noduri de orientare către fluxul vântului. Acest lucru reduce semnificativ toate sarcinile hidroscopice. Datorită structurii sale, în absolut orice direcție a vântului, structura se află într-o poziție complet arbitrară.

Din această cauză, implementarea sa este mai simplă. În astfel de mecanisme, apariția rotației creează forța de ridicare a lamelor, precum și forțe de rezistență.

Tipuri de mecanisme cu o axă verticală de rotație:

1. Design ortogonal.
2. mecanism Darrieus.
3. mecanism Savonius.
4. Proiectare pe un rotor cu palete multiple cu paletă de ghidare.
5. Generator cu design elicoidal.

Generatoare eoliene ortogonale

Un astfel de generator conține mai mult de o lamă. Lamele sunt situate paralel cu axa și sunt situate la o anumită distanță de aceasta.

Mecanismul luat în considerare este considerat cel mai eficient și funcțional. Dacă vorbim despre unele dintre dezavantajele unui astfel de generator, atunci în timpul funcționării acestuia se creează un anumit efect de zgomot. În plus, se depune mult efort pentru menținerea funcționării acestuia. În același timp, structura, de regulă, are o durată de viață scurtă a unităților de sprijin din cauza sarcinilor dinamice mari.

Generatoare cu rotor Daria

Ar trebui să aducem un omagiu acestui mecanism - este caracterizat de mare putere și viteză.În plus, rotorul are un cost destul de scăzut. Dezavantajele includ eficiența scăzută. Mai mult, acest design nu poate începe independent cu un flux uniform care se apropie.

Generatoare cu rotor Savonius

Acest tip de generator este utilizat pe scară largă pentru funcționarea de înaltă calitate a centralelor de uz casnic. Prin designul său, un astfel de rotor este o roată eoliană cu mai mulți semi-cilindri care se rotesc continuu în jurul axei sale.

Principalul avantaj al rotorului este următorul: roata vântului se rotește constant în aceeași direcție și este absolut independentă de direcția fluxului vântului. Dezavantajul acestui lucru este eficiența scăzută a utilizării energiei fluxului eolian.

Acest tip de generator este considerat cel mai funcțional dintre rotoarele verticale. Performanțe similare sunt obținute prin utilizarea unui rând suplimentar de lame. Unul dintre rânduri absoarbe fluxul vântului și apoi îl alimentează în al doilea rând de pale. În același timp, fluxul în sine este comprimat.

Această transformare duce la o creștere semnificativă a vitezei de curgere, precum și a puterii rotorului în ansamblu. Acest lucru îmbunătățește performanța sistemului. Acest lucru se întâmplă datorită utilizării unui număr semnificativ mai mare de lame de design.

Un design cu un astfel de sistem este dotat cu o rotație mult mai silentioasă a rotorului. Acest avantaj caracteristic reduce sarcina asupra unităților de susținere. Ca rezultat, durata de viață a mecanismului este semnificativ crescută. În același timp, costul rotorului este destul de considerabil datorită tehnologiei complexe a producției sale.

Avantajele și dezavantajele mecanismelor cu axă verticală

Beneficiile includ:

1. Ca atare, nu este nevoie suplimentară de cheltuire pentru echipamente speciale, a căror acțiune ar avea ca scop determinarea direcției vântului și direcționarea generatorului către fluxul de aer;
2. Un număr mic de piese în mișcare, drept urmare costurile de producție și reparațiile ulterioare sunt destul de nesemnificative;
3. Designul unui astfel de rotor este mai jos și la întreținere nu este nevoie de ascensoare speciale pentru a găzdui personalul de întreținere la înălțime;
4. Eficiența ridicată a rotorului nu este absolut afectată nici de unghiul, nici de viteza direcției fluxului vântului.

Cu toate acestea, este necesar să se clarifice faptul că în continuare se efectuează în mod constant diverse studii care vizează creșterea funcționalității acestui tip de turbine eoliene. Acest lucru se întâmplă din cauza faptului că rotoarele cu axă verticală au și propriile lor anumite dezavantaje.

Acestea includ:

1. Un volum destul de mare de lame de sistem;
2. Eficiența unei astfel de mori de vânt este de aproximativ trei ori mai mică decât eficiența unui mecanism cu axă orizontală.

Ce ar trebui să iei în considerare atunci când alegi?

Înainte de a lua decizia de a cumpăra acest tip de mecanism, ar trebui să se țină seama de o serie de anumite condiții. De exemplu, dacă nu se observă curenți puternici de vânt în regiunea dvs. de origine, atunci utilizarea unui astfel de design de rotor nu se va plăti, în general, de la sine.

Pentru o anumită zonă, un generator cu o putere relativ scăzută este mai potrivit. Opusul este și adevărat - în natură există adesea zone de teren în care masele de aer își schimbă direcția de mai multe ori la fiecare 24 de ore. În acest exemplu de realizare particular, dimpotrivă, este permis și posibil să se utilizeze un rotor cu o axă verticală.

Fabricare de bricolaj

Mai întâi trebuie să faci o așa-numită turbină.

Pentru asta avem nevoie de:

1. Fabricarea suporturilor superioare și inferioare. Marcarea se face cel mai bine folosind un ferăstrău. Este necesar să tăiați două cercuri de același diametru din plastic. În centrul primului cerc trebuie făcută o gaură de 30 cm, care va deveni suportul superior.
2. Să luăm cel mai obișnuit hub auto. Să facem patru găuri de aceeași dimensiune pe suportul inferior. Acest lucru ne va permite să consolidăm hub-ul.
3. Vom face o schiță detaliată pentru a ilustra locația lamelor sistemuluiși marcați pe suportul nostru situat sub acele zone unde vor fi apoi atașate colțurile pregătite. Sunt proiectate pentru a conecta lama și suportul.
4. Acum puneți lamele într-o stivă, legați-le și tăiați-le la dimensiunea dorită. Lungimea palelor determină în mod direct câtă energie eoliană sunt capabile să primească. Cu toate acestea, există și instabilitate cu un flux puternic de vânt.
5. Să marchem lamele pentru atașarea colțurilor. Apoi, găurim găuri speciale în aceste lame.
6. Fixăm suportulși lame folosind colțuri pregătite.

Facem rotorul cu propriile noastre mâini:

1. Așezați două baze de rotor una peste alta, în același timp se pare că combinăm două găuri și trasăm un semn lateral. Ulterior, acest pas ne va permite să le poziționăm corect.
2. Acum să facem două șabloane mici de cartonși lipiți-le cu grijă pe bazele magneților noștri.
3. Să marchem magnetul. Pentru a determina polaritatea corectă, de regulă, se folosește un magnet cu bandă electrică.
4. În continuare avem nevoie de rășină epoxidică cu un întăritor.Îl aplicăm pe partea inferioară a magnetului.
5. Aducem magnetul cu destulă grijă până la marginea bazei rotorului.
6. Acum puteți lipi magneții noștri merg de fapt la rotor.
7. Pentru a face un al doilea rotor, magneții trebuie plasați într-o polaritate diferită opusă primului rotor.

Producem statorul:

Stator– o unitate formată din 9 bobine. Ele sunt împărțite în 3 grupe. Fiecare grup are trei bobine. Bobinele în sine sunt sârmă de 24 AWG cu 320 de spire. Parametrii bobinelor pot fi modificați direct.

Aceasta depinde de tensiunea necesară la ieșire:

1. Dacă înfășurați bobinele cu mâna, este destul de dificil. Pentru a facilita procesul în sine, vom realiza un dispozitiv simplu - o mașină de bobinat. Rotirile bobinelor sunt infasurate in aceeasi directie. Începutul și sfârșitul bobinelor trebuie înfășurate cu bandă electrică și lubrifiate cu epoxid.
2. Când bobinele sunt deja înfășurate, este necesar să se verifice identitatea. Puteți folosi cântare obișnuite pentru aceasta. Apoi măsurăm rezistența bobinelor noastre.
3. Bobinele fabricate sunt așezate pe hârtie ceară cu o diagramă marcată pe ea. Fibra de sticlă este situată în jurul bobinelor în sine. Apoi, găuriți în stator pentru suport.
4. Țeava pentru atașarea axei butucului este în mod evident tăiată.Șuruburile vor fi înșurubate în găurile create pentru a ține direct axa.

Ansamblu stator

Asamblarea finala:

1. Gărăm 4 găuri în placa superioară a rotorului.
2. Să așezăm patru știfturi pe plăci și să instalăm rotorul pe ele. Rotoarele experimentează atracție, motiv pentru care este necesar să se realizeze acest dispozitiv.
3. Aliniem rotoarele unul față de celălalt.
4. Coborâți generatorul cu grijă și uniform. După aceasta, ar trebui să deșurubați știfturile și să îndepărtați toate plăcile. Instalăm butucul și îl înșurubam. În mod obișnuit, sunt necesare șaibe și piulițe pentru a fixa suportul lamei de generator.
5. Acum generatorul poate fi considerat asamblat. Învârtim moara de vânt și măsurăm parametrii.

Ansamblu generator

Un astfel de rotor poate fi implementat nu numai pentru a furniza energie electrică spațiilor rezidențiale și de birouri. De exemplu, statorul este capabil să genereze o tensiune electrică ridicată, care poate fi utilizată pentru încălzirea de înaltă calitate a aparatelor de uz casnic. Trebuie clarificat faptul că curentul alternativ este convertit în curent continuu. Acesta poate fi folosit pentru a încărca bateriile, a încălzi recipientele cu apă curentă rece și pentru a alimenta lampioane și corpuri de iluminat.

Structura în cauză este instalată la o înălțime de 4 metri pe marginea unei stânci de munte. Flanșa, care, ca de obicei, este situată în partea de jos, permite instalarea rapidă a rotorului - trebuie doar să strângeți patru șuruburi. Dar pentru fiabilitate, ar fi totuși mai indicat să le sudăm.

Morile de vânt verticale pot fi rotite cu ajutorul unei giruete. Pentru ei, direcția fluxului vântului este în esență lipsită de importanță.

Un factor care trebuie luat în considerare atunci când alegeți locația de instalare a rotorului este forța vântului în sine. Datele privind forța vântului pentru zona studiată și de interes pot fi găsite cu ușurință pe Internet. Un anemometru, un dispozitiv special pentru măsurarea forței fluxului vântului, va ajuta și el.

Sisteme de la producători mondiali și ruși

În prezent, aproximativ 75 de state ale comunității mondiale îl folosesc destul de larg. Energia eoliană rămâne foarte populară și o parte integrantă a vieții noastre moderne până astăzi. Producătorii din America de Sud și Asia avansează rapid în dezvoltarea acestei industrii populare.

China este unul dintre cei mai mari furnizori ai industriei energiei eoliene de pe piața globală. India are un număr destul de mare de industrii de turbine eoliene, cu o capacitate totală de peste 3000 MW.

În țara noastră, industria energiei eoliene este dezvoltată în multe orașe și regiuni.Rotoarele eoliene sunt produse în orașe precum Moscova, Tașkent, Astrakhan, Uzbekistan, Saratov, Omsk, Samara, Ekaterinburg, Ulyanovsk, Anapa și Krasnodar.

Producătorii mondiali includ companii cunoscute precum: Vestas, GEEnergy, Goldwind, Enercon, DongfangElectric, SiemensWind, UnitedPower.

Prezentare generală a prețurilor

Costul sistemelor cu rotoare depinde în principal de puterea centralei eoliene. Cu alte cuvinte, un design de 2 kW poate fi achiziționat pentru 6.200 USD. Pentru 10 kW, politica de preț pentru o turbină eoliană similară este de 40.000 USD. Pentru a reîncărca o baterie auto sau un telefon mobil, poți deveni proprietarul unei stații relativ mici de 0,6 kW.

O astfel de stație nu va costa mai mult de 3.000 de dolari. Rotoarele au în mod natural propriile diferențe de preț, iar acest lucru depinde de obicei de soiurile lor și de producător. Costul rotoarelor modelelor rusești este, de regulă, cu 1/3 mai ieftin decât omologii lor occidentali.

În același timp, indicatorii de calitate ai stațiilor, în general, nu prezintă, de regulă, diferențe semnificative și tangibile. Este recomandabil să achiziționați un generator eolian doar dacă aveți mijloacele de a investi o sumă mare de bani într-o investiție pe termen lung dacă există condiții meteorologice potrivite în regiunea dvs. de reședință.

Generatoarele eoliene sunt motoare care transformă energia eoliană în lucru mecanic. Pe baza designului morii de vânt și a poziției sale în fluxul vântului, sistemele de turbine eoliene sunt împărțite în trei clase:
1. Turbine eoliene cu palete au o roată de vânt cu unul sau altul număr de aripi. Planul de rotație al roții eoliene în turbinele eoliene cu palete este perpendicular pe direcția vântului, prin urmare, axa de rotație este paralelă cu vântul
(Fig. 5a). Coeficientul de utilizare a energiei eoliene al acestor turbine eoliene ajunge la ξ= 0,42.
2. Carusel și generatoare eoliene rotative au o roată de vânt (rotor) cu palete care se deplasează în direcția vântului; axa de rotație a roții vântului ocupă o poziție verticală (Fig. 5, b). Eficiența energiei eoliene a acestor turbine eoliene variază de la 10 la 18%.
3. Generatoare eoliene cu tambur Au același design al roții eoliene ca și cele ale rotorului și diferă de ele numai în poziția orizontală a rotorului, adică axa de rotație a roții eoliene este orizontală și situată perpendicular pe fluxul vântului (Fig. 5d). Rata de utilizare a energiei eoliene a acestor turbine eoliene este de la 6 la 8%.

Smochin. 5. Sisteme de turbine eoliene: a - turbine eoliene cu palete; b) - generatoare eoliene rotative; c - generatoare eoliene carusel; g - generatoare eoliene cu tambur.

Deoarece generatoarele eoliene cu palete funcționează mult mai eficient decât turbinele eoliene rotative și rotative, în discuția următoare vom vorbi doar despre turbinele eoliene cu palete.

Turbina eoliană cu palete este formată din următoarele elemente (Fig. 6):
1. O moară de vânt poate avea de la 2 până la 24 de lame. Morile de vânt cu un număr de lame de la 2 la 4 se numesc cu lame mici; Dacă o roată eoliană are mai mult de 4 lame, atunci se numește multi-lame.
2. Capul turbinei eoliene este un suport pe care sunt montate arborele roții eoliene și angrenajul superior (cutia de viteze).
3. Coada este atașată de cap și o rotește în jurul unei axe verticale, poziționând roata vântului spre vânt.
4. Turnul turbinei eoliene servește la deplasarea roții vântului deasupra obstacolelor care perturbă fluxul de aer. Turbinele eoliene de mică putere alimentate de un generator sunt, de obicei, montate pe un stâlp sau țeavă cu fire de tip.
5. La baza turnului, un arbore vertical este conectat la o viteză inferioară (cutie de viteze), care transmite mișcarea mașinilor de lucru.
6. Controlul vitezei roții vântului este un dispozitiv sau mecanism care limitează viteza roții vântului pe măsură ce viteza vântului crește.

Un generator eolian este un dispozitiv pentru transformarea energiei eoliene în energie electrică sau în energie mecanică pentru a conduce dispozitive mecanice (de exemplu, o pompă de apă). Strămoșii generatoarelor eoliene moderne au fost morile de vânt, iar odată cu dezvoltarea tehnologiei și apariția erei electricității, morile de vânt nu mai măcinau doar boabele în făină sau apă pompată, ci și generatoarele rotative care generau energie electrică.

Generatoarele eoliene sunt industriale; astfel de turbine eoliene sunt instalate de stat sau de marile corporații energetice pentru a furniza energie electrică instalațiilor industriale. Turbinele eoliene industriale sunt cele mai mari și mai puternice astăzi, puterea generatoarelor eoliene individuale se ridică la megawați, dar astfel de turbine eoliene nu sunt instalate pe rând, dar parcuri eoliene uriașe sunt construite în locurile în care vântul este cel mai potrivit pentru o generare stabilă. de electricitate, de exemplu pe coastă, sau pe dealuri deschise. Energia generatoarelor eoliene intră direct în rețeaua electrică, iar stabilitatea și frecvența de rotație a generatoarelor este asigurată prin diferite mecanisme, de exemplu, sisteme de reglare a unghiurilor paletelor în raport cu fluxul vântului care se apropie, astfel încât viteza de roata eoliană și, prin urmare, generatorul este stabil.

Parc eolian pe mare - generatoare eoliene industriale

Un parc eolian din Marea Nordului, 80 de turbine eoliene produc un total de 400 de megawați de energie, suficientă pentru a alimenta 455.000 de gospodării. Parcul eolian este situat la aproximativ 140 de kilometri de coasta Saxonia Inferioară

Există, de asemenea, generatoare eoliene comerciale care sunt instalate cu scopul de a vinde energie electrică sau de a furniza energie diverselor industrii în acele locuri în care nu există suficientă putere proprie sau nu există deloc rețea electrică. Astfel de centrale eoliene constau, de asemenea, din multe generatoare eoliene de diferite puteri. Energia de la astfel de generatoare eoliene poate fi furnizată direct rețelei electrice dacă produc o tensiune alternativă stabilă de 220/380 volți sau mai mare. Sau generatoarele eoliene sunt folosite pentru a încărca o gamă largă de baterii, din care energia este apoi convertită în tensiune alternativă și furnizată rețelei electrice.

Există, de asemenea, turbine eoliene obișnuite de uz casnic de mică putere pentru uz privat, a căror instalare nu necesită autorizații dacă înălțimea catargului nu depășește 25 de metri și generatorul eolian nu interferează cu aeronavele. Astfel de generatoare eoliene sunt de joasă tensiune și sarcina lor principală este de a încărca bateriile cu o tensiune de 12/24/48 volți, iar energia este preluată din baterii, care este transformată în 220 volți 50 Hz ca într-o priză obișnuită. Morile de vânt cu putere redusă sunt adesea instalate pentru a furniza energie caselor private, căsuțelor de vară, fermelor sau pentru a alimenta instalațiile mici la distanță.

Proiectare si proiectare generatoare eoliene

Este clar că generatoarele eoliene sunt conduse de energia eoliană, dar asta nu este tot, un generator eolian este format din mai multe componente, iar principalul lucru este o roată eoliană și un generator. Turbinele eoliene orizontale au de obicei elice cu trei pale, care funcționează datorită forței de ridicare a fluxului de vânt care se apropie. Și generatoarele eoliene verticale de tip Savonius (butoi) se rotesc din cauza presiunii vântului. Există turbine eoliene verticale care folosesc și forță de ridicare, de exemplu, rotorul Darrieus și alte generatoare eoliene ortogonale. Pentru generatoarele eoliene orizontale, viteza de rotație a palelor depășește viteza vântului, de obicei nominal de 5 ori; acest lucru permite utilizarea unor generatoare mai mici decât la generatoarele eoliene verticale, deoarece acestea nu se pot roti mai repede decât viteza vântului, cu excepția celor ortogonale. .

De exemplu, un generator eolian cu un diametru al roții eoliene de 3 metri la o viteză a vântului de 10 m/s reprezintă 5,6 kW de energie eoliană, dar maximum 49% din energie poate fi convertită în energie mecanică de rotație; pentru orizontală generatoare eoliene, coeficientul mediu de conversie a energiei eoliene este de 0,4, pentru cele verticale este semnificativ mai mic, pentru turbinele eoliene tip „Savonius” 0,1-0,25, iar pentru cele ortogonale de până la 0,4.

Generatorul cu roata eoliană poate fi conectat direct și apoi viteza roții eoliene și generatorul vor fi aceleași, sau se poate instala o cutie de viteze pentru a crește viteza generatorului. În proiectele de generatoare eoliene mari, care sunt instalate în locuri cu un debit de evacuare stabil și puternic, se utilizează un sistem de reglare a poziției palelor pentru a menține viteze stabile ale generatorului. Când vântul crește, palele se întorc într-o direcție, crescând unghiul de atac al fluxului de vânt care se apropie și roata vântului nu câștigă avânt, iar când vântul slăbește, dimpotrivă, astfel încât moara de vânt să nu reducă viteza , lamele se rotesc cu viteză mai mare. De asemenea, viteza poate fi mentinuta prin cresterea sau scaderea sarcinii pe generator, sau prin sistemul de franare. Astfel, generatorul funcționează la aceeași viteză și produce o tensiune și o frecvență stabile de curent alternativ, de exemplu 220 volți 50 Hz, deși poate produce mii de volți.

La morile de vânt mici, viteza generatorului nu este stabilizată deoarece este foarte dificilă, iar astfel de mori de vânt sunt instalate la o altitudine joasă în diferite zone unde vântul poate dispărea periodic complet și poate fi foarte instabil. Pentru a asigura o funcționare stabilă, centralele eoliene folosesc baterii; generatorul încarcă bateriile atunci când este vânt și poți oricând să iei energie de la ele, chiar și în calm deplin. Și pentru a se proteja împotriva uraganelor, ei folosesc un sistem care îndepărtează roata eoliană de vânt prin plierea cozii, sau frânează roata eoliană cu o frână electrică.

Pentru a încărca bateriile, între moara de vânt și baterie este plasat un controler care monitorizează încărcarea bateriei, iar când este complet încărcat, pentru a nu strica bateriile, controlerul fie încetinește elicea prin scurtcircuitarea generatorului. înfășurări, sau aruncă excesul de energie în balast, care poate fi folosit ca rezervoare de încălzire sau doar un rezistor mare. Un generator eolian cu controler acționează ca un încărcător pentru acumulatorul, iar energia în sine este preluată din baterii și nu din moara de vânt.

Însă bateriile au o tensiune joasă constantă, care poate fi de 12/24/48 volți, iar pentru a alimenta casa ai nevoie de 230 de volți, așa că este instalat. invertor, care convertește tensiunea continuă în tensiune alternativă de 220 volți. Dar puteți face fără un invertor dacă toți consumatorii sunt proiectați să fie alimentați de la tensiune joasă. De exemplu, dacă matricea bateriei este de 12 volți, atunci puteți folosi orice aparat electric de 12 volți, încărcătoare de mașină, televizoare, benzi și becuri LED de 12 volți, ceainice pentru mașină, frigidere pentru mașină și multe altele.

Generator eolian - centrală eoliană

generator eolian, controler, baterii

Tipuri și tipuri de generatoare eoliene

Generatoarele eoliene vin în două tipuri principale: orizontale și verticale. Morile de vânt clasice orizontale au o elice - de obicei cu trei pale, iar morile de vânt verticale au o roată de vânt care se rotește vertical. Morile de vânt clasice sunt cele mai populare deoarece au cea mai mare eficiență la cel mai mic cost. Cu cât viteza roții eoliene este mai mare, cu atât generatorul este mai mic și, prin urmare, mai ieftin, iar generatorul în sine este mai ușor, cu atât sunt necesare mai puține costuri cu materialele pentru producerea lui. Și, de asemenea, cu cât generatorul eolian este mai sus față de sol, cu atât generarea de energie electrică este mai eficientă.

Generator eolian clasic

Morile de vânt verticale de tip „Savonius” sau „Barrel” sunt morile de vânt cu cea mai mică viteză și ineficiente, așa că pentru a obține aceeași putere ca una orizontală, o astfel de moară de vânt va trebui să fie mult mai mare, instalați o foarte joasă- generator sau multiplicator de viteză și Deoarece nu este posibil să ridicați o structură atât de grea pe un catarg înalt, moara de vânt ar trebui să fie în general de două ori mai mare ca dimensiune decât una orizontală, iar generatorul ar trebui să fie de cinci până la șapte ori mai mare. Acest lucru face ca costul unor astfel de generatoare eoliene sa creasca de cinci ori fata de cele clasice.

Prin urmare, morile de vânt de tip Savonius nu sunt populare și sunt destul de rare, deși sunt destul de populare pe Internet datorită miturilor despre eficiența, zgomotul și simplitatea lor. De fapt, KIEV-ul unor astfel de turbine eoliene este de doar 0,1-0,2 față de 0,4 pentru turbinele eoliene clasice, silențialitatea este și ea relativă deoarece la vânturi de 7 m/s totul face zgomot, chiar și copacii. Și despre simplitate, este și un mit; este mult mai ușor să instalați trei lame ușoare și simple pe un generator decât să instalați un rotor imens, care nu poate fi protejat de un uragan și, prin urmare, este nevoie de o rezistență structurală mai mare. Un exemplu de astfel de generator de casă este descris în acest articol - generator eolian vertical DIY

Generator eolian vertical

Generator eolian tip butoi

Există și alte tipuri de generatoare eoliene verticale, de exemplu, „Daria Rotor”, are un KIEV ceva mai mare în comparație cu o turbină eoliană de tip butoi, dar are un cuplu de pornire foarte scăzut, iar dacă sunt doar două pale , atunci nu poate porni de la sine - asta se face adesea cu un rotor hibrid Savonius+Darieu. Există și alte tipuri cu tot felul de lame curbate, semi-butoaie cu mai multe etaje, dar în practică nu sunt departe de butoiul tăiat obișnuit.

Generatoare eoliene verticale

Turbine eoliene cu veleîn esență aceleași mori de vânt orizontale, dar datorită faptului că întreaga roată a vântului este acoperită cu pânze și nu există un profil aerodinamic, astfel de mori de vânt sunt cu viteză redusă și ineficiente, dar au un cuplu mare la viteze mici și datorită acestui lucru pot actioneaza direct diverse mecanisme, de exemplu pompa pentru ridicarea apei. Analogii unei mori de vânt cu vele sunt morile de vânt cu palete multiple cu lame rigide.

Generatoare

Generatoarele pentru morile de vant sunt cele mai comune trifazate, asemanatoare celor folosite la masini, doar in functie de putere si viteza nominala, dimensiunile vor fi mult mai mari. Înfășurarea statorului este trifazată, conectată într-un circuit în stea, după conectare rămân trei fire la ieșire, care merg la controler, iar acolo, cu ajutorul unei punți de diode, tensiunea alternativă este transformată în tensiune continuă , adică plus și minus. Rotorul generatorului se bazează pe magneți de neodim; excitația electrică, ca în autogeneratoarele, nu este utilizată aici, deoarece bobina de excitare consumă energie.

Generatoare pentru turbine eoliene

Pentru a crește viteza, se folosește adesea un multiplicator, care crește viteza și astfel poți obține fie mai multă putere de la generatorul existent, fie să folosești un generator de dimensiuni și costuri mai mici. Multiplicatorii sunt adesea folosiți în generatoarele eoliene verticale, deoarece roata lor eoliană se rotește mult mai lent decât cea a turbinelor eoliene clasice orizontale.

Generatorul este cea mai scumpă parte a unui generator eolian, cu excepția catargului, care poate fi foarte scump. Prin urmare, ei încearcă să facă viteza generatoarelor eoliene cât mai mare posibil pentru a instala generatoare mai mici. Acesta este de fapt motivul pentru care generatoarele eoliene orizontale cu trei pale au devenit atât de răspândite. Are viteze mari și nu necesită un multiplicator pentru a crește viteza generatorului; acest lucru face ca designul să fie mult mai ieftin și mai simplu și, în același timp, are cea mai mare eficiență.

Puteți face singur un generator și chiar puteți face singur un generator eolian complet; pe paginile site-ului sunt toate informațiile despre calcularea generatoarelor și a turbinelor eoliene în general. Generatoarele sunt fabricate din motoare asincrone, din autogeneratoare, iar așa-numitele generatoare de discuri axiale sunt, de asemenea, foarte populare. Puteți citi despre morile de vânt folosind astfel de generatoare în această secțiune Morile de vânt axiale cu disc

Prețurile și aplicațiile turbinelor eoliene

Generatoarele eoliene sunt desigur scumpe, deoarece sunt echipamente complexe care nu sunt utilizate pe scară largă, cum ar fi televizoare sau mașini. De asemenea, pe lângă generatorul eolian în sine, centrala eoliană conține baterii, un controler și un invertor, iar catargul este, de asemenea, o parte costisitoare și integrantă a generatorului eolian.

Generatoare eoliene cu o putere de 300 wați foarte slab și trebuie să înțelegeți că produc 300 de wați declarati pe oră cu un vânt nominal de 10-12 m/s, iar când vântul este de 4-5 m/s, puterea va fi de numai 30-50 de wați* h. Astfel de mori de vânt generează foarte puțină energie, ceea ce este suficient, de exemplu, pentru a alimenta electronicele mici și iluminarea LED cu economie de energie. Nu trebuie să vă așteptați ca o astfel de moară de vânt să poată furniza energie pentru un frigider, televizor și lumină în toată casa. Producția de energie depinde direct de prezența vântului la locul unde este instalată turbina eoliană.

Să presupunem că, cu o viteză medie anuală a vântului de 3 m/s, puterea unei mori de vânt de 300 de wați va fi de numai aproximativ 3-6 kW pe lună, dar dacă vântul suflă în fiecare zi cu o viteză medie de 5 m/s, atunci puterea va fi de 15-20 kW, dar astfel de locuri cu vânt nu există peste tot.

Prețurile pentru turbinele eoliene mici încep de la 15.000 de ruble pentru un generator eolian cu controler fără baterii și catarg. Un set complet format dintr-un generator eolian, controler, baterii, catarg, invertor va costa de la 50.000 de ruble și mai mult.

Pentru a furniza energie pentru o casă mică sau cabană un generator eolian va avea nevoie de o putere de 1 kW, producția de energie depinde din nou de prezența vântului în zona dumneavoastră, acesta poate fi de 30-100 kW pe lună. În principiu, un astfel de generator eolian este suficient pentru iluminat, un televizor, un computer, o pompă, dar este posibil ca generatorul eolian să nu poată face față funcționării non-stop a unui frigider mare. În general, atunci când un generator eolian este instalat pentru a furniza în mod constant energie unei zone rezidențiale în care este nevoie de energie în fiecare zi, se instalează suplimentar un generator pe benzină sau diesel, care încarcă bateriile în perioadele de absență prelungită a vântului. Un generator este un dispozitiv necesar pentru a asigura neîntreruperea completă a unei centrale eoliene autonome.

Costul unui set complet este de la 150.000 de ruble și poate ajunge până la 300-400 de mii de ruble. Cu cât capacitatea bateriei este mai mare, cu atât mai mult timp poți fi alimentat de la baterie în absența vântului bun. De asemenea, bateriile nu ar trebui să fie descărcate profund, deoarece acest lucru le va reduce foarte mult durata de viață. Prin urmare, dacă, de exemplu, se consumă 2 kW de energie pe zi, atunci energia din baterii ar trebui să fie de cel puțin 10 kW.

Dacă intenționați să furnizați energie casei private sau fermei mici, atunci vei avea nevoie de o moară de vânt cu o putere de 3-5 kW. Costul unui set complet este de la 300.000 de ruble la 1 milion de ruble. Există deja putere și consum serios aici, așa că, pe lângă prețul morii de vânt, catargul, controlerul, invertorul puternic sunt, de asemenea, scumpe și aveți nevoie de o mulțime de baterii pentru a furniza energie în mod stabil tuturor aparatelor de uz casnic.

Dacă doriți ca generatorul eolian să încălzească și casa, atunci trebuie să vă uitați la putere de la 10 kW. În general, pentru ca o centrală autonomă să fie optimă în generarea de energie electrică, un singur generator eolian nu va fi suficient. Sistemul ar trebui să aibă atât panouri solare, cât și un generator de gaz în cazul în care nu există soare sau vânt deloc. Controlerul trebuie să controleze atât generatorul eolian, cât și panourile solare și să pornească generatorul de gaz atunci când energia se epuizează. Toate aceste echipamente sunt costisitoare, dar dacă nu se poate conecta la rețeaua electrică, atunci soluția este să investești într-o centrală eolian-solară.

Un exemplu de utilizare a generatoarelor eoliene și a panourilor solare pentru a furniza energie electrică unei case private

Centrală eolian-solară

O centrală eoliană solară furnizează energie electrică pentru toate nevoile unei locuințe private, ceea ce reprezintă aproximativ 300 kWh pe lună. Sistemul conține două generatoare eoliene cu o putere nominală totală de 3 kW și panouri solare cu o putere nominală de 1,8 kW. Costul acestei centrale electrice a fost de 350.000 de ruble. Citiți mai multe în articol

În acest articol vom încerca să răspundem la întrebarea pentru cititorii portalului site-ului - ce este un generator eolian, care este funcționarea și diferențele sale.

Un generator eolian este un dispozitiv tehnic prin care energia cinetică a vântului este convertită în energie electrică pentru utilizare de către consumatori.

Conform diagramei de mai jos, principiul de funcționare al generatorului eolian poate fi descris după cum urmează:

Generatoarele eoliene diferă în ceea ce privește proiectarea, instalarea și metodele de instalare, iar fiecare tip are propriile avantaje și dezavantaje, acestea sunt:

Cu axa orizontală de rotație

Axa rotorului și axa de antrenare sunt paralele cu suprafața solului.

Există o singură lamă (Nr. 1), două lame (Nr. 2), trei lame (Nr. 3) și multilame (Nr. 4), cu o cantitate de până la 50 de bucăți.

Avantajele acestui tip:

• Eficiență ridicată;

Defecte:

• Nevoia de orientare în direcția fluxurilor de aer;
• Necesitatea instalării unei structuri înalte pentru a instala dispozitivul și cu cât puterea unității este mai mare, cu atât structura (catargul) ar trebui să fie mai mare;
• Necesitatea de a construi o fundație pentru instalarea catargului, ceea ce duce la o creștere a costului lucrărilor de instalare;
• Nivel ridicat de zgomot în timpul funcționării;
• Pericol potențial pentru păsări și alte organisme zburătoare.

Cu axa verticală de rotație

Axa de rotație este situată vertical față de suprafața pământului.

Acest tip de dispozitiv poate fi împărțit în mai multe grupuri, acestea sunt:

Acest design constă din mai multe semicilindri. În acest caz, axa se rotește constant, indiferent de fluxurile vântului și de intensitatea acestora.

Avantaje design:

• Design de înaltă tehnologie;
• Cuplu de pornire semnificativ;
• Abilitatea de a lucra cu debite reduse de aer.

Defecte:

• Eficiență scăzută a lamei;
• Nevoie semnificativă de materiale în timpul producției.

În acest design, mai multe lame, care sunt o bandă plată, sunt atașate de axa de rotație. Diagrama prezintă următoarele tipuri de acest tip de dispozitiv:

1 – versiunea clasică a rotorului Darrieus.

2 – Rotor Daria Tina N (rotor ortogonal).

3 – Rotor elicoidal Darrieus (cu rotor heliocoid).

Avantaje design:

• Nu este nevoie să vă concentrați asupra curenților de aer;
• Lame usor de fabricat;
• Simplitate și mod convenabil de serviciu.

Defecte:

• Eficiență scăzută a instalațiilor;
• Cicluri scurte între reparații ale unităților de susținere și ale elementelor structurale;
• Au o slabă capacitate de autopornire, în prezența a două pale, cu fluxuri uniforme de vânt.

Cu rotor elicoid

Este o modificare a dispozitivelor cu rotor Daria. În diagrama de mai sus - nr. 3.

Avantaje design:

• Durată de viață mai lungă, în comparație cu versiunea clasică a rotorului Darrieus;

Defecte:

• Cost mai mare comparativ cu versiunea clasica;
• Un proces de fabricare a lamei mai intensiv și mai complex.

Este o modificare a dispozitivelor cu rotor Savounis. Acest design are două rânduri de lame. Primul rând este staționar, captează fluxul de aer și îl comprimă și, prin urmare, viteza fluxului de aer crește. După aceasta, fluxul de aer intră în al doilea rând, care funcționează pe principiul rotorului Savounis.

Avantaje design:

• Eficiență ridicată la locul de muncă;
• Abilitatea de a lucra în debite reduse de vânt.

Defecte:

• Preț mare.

Acest design este baza celor de mai sus - se află axa de rotație
pe verticală, îi sunt atașate mai multe lame, situate paralel cu axa și îndepărtate de ea la o anumită distanță.

În diagrama de mai sus, acesta este numărul 2 - rotorul Daria Tina N.

Avantaje design:

• Lipsa mecanismelor de orientare în funcție de fluxurile vântului;
• Ușor de operat și întreținut.

Defecte:

• Cicluri scurte între reparații ale unităților de susținere și ale elementelor structurale.

Alimentat de picături de apă

Acest design nu este încă produs comercial. Contine metal
un cadru, în interiorul căruia sunt așezate orizontal tuburi izolate. Fiecare tub conține duze și electrozi speciali. Principiul de funcționare se bazează pe generarea și acumularea de energie folosind picături de apă care ies din duze speciale.

Picăturile de apă sunt încărcate pozitiv și, sub influența curenților vântului, sunt transportate către electrozii încărcați pozitiv. Acest lucru duce la o creștere a energiei potențiale a picăturii încărcate pozitiv. Electricitatea este generată atunci când picăturile de apă lovesc un electrod încărcat pozitiv.

Acest tip de generator arată ca o antenă satelit. Pentru instalare
se foloseste un catarg, ca este cazul turbinelor eoliene care au o axa orizontala de rotatie. Aceste structuri sunt, de asemenea, similare ca orientare în fluxurile de aer - se folosește o tijă, datorită căreia „placa” se află în mod constant într-un plan perpendicular pe direcția vântului.

„Vânza” este fixată și întinsă pe un cadru rotund și, sub influența vântului, face mișcări oscilatorii. Aceste mișcări, printr-un sistem de tije, sunt transmise pistoanelor sistemului hidraulic, în care energia de vibrație mecanică este transformată în presiune a fluidului. Presiunea hidraulică a fluidului este transformată în mișcarea de rotație a unității, la care este conectat un generator electric, care generează curent electric.

Avantajele designului sunt:

• Abilitatea de a lucra la viteze reduse ale vântului;
• Greutatea redusă a structurii;
• Mentenabilitatea și ușurința întreținerii;
• Siguranța mediului înconjurător a dispozitivelor;
• Ușor de instalat

Defecte:

• Atunci când sunt utilizate în zone în care sunt vânturi puternice, principalele avantaje față de alte structuri își pierd relevanța.

Pentru a selecta un generator eolian trebuie:

Modele și mărci populare

În prezent, generatoarele eoliene sunt produse atât de producători interni, cât și străini.

Dintre modelele autohtone, cele mai căutate sunt:

Printre modelele străine, generatoarele eoliene sunt răspândite:

• Zonhan Windpower Co, Ltd (China), cu o axă orizontală de rotație, putere de la 0,3 la 5,0 kW;
• Bekar Europe GmbH (Germania), cu o axă verticală de rotație, putere de la 0,5 la 60,0 kW.

Preturi medii

Costul generatoarelor eoliene depinde de proiectare, putere, țară și producător.

Costul modelelor discutate mai sus este:

• EnergyWind, în funcție de putere (de la 1,0 la 10,0 kW), variază de la 68.000,00 la 650.000,00 ruble, respectiv.
• Exmork de la Zonhan Windpower Co, Ltd (China), în funcție de putere (de la 0,3 la 5,0 kW), variază între 30.000,00 și, respectiv, 260.000,00 ruble.
• Bekar, în funcție de putere (de la 0,5 la 60,0 kW), variază de la 43.000,00 ruble.

Avantaje și dezavantaje

Pentru avantajele utilizării energiei eoliene și, în consecință, a generatoarelor eoliene,
includ următoarele:

• Energia eoliană este o energie regenerabilă cu resurse inepuizabile;
• Respectarea mediului înconjurător a resursei energetice și a procesului de producere a energiei electrice;
• Capacitatea de a instala rapid instalații și de a furniza consumatorilor energie electrică;

Dezavantajele includ următoarele:

• Eficiența instalațiilor depinde de perioada anului, condițiile meteorologice și regiunea în care este instalată unitatea;
• Nivel ridicat de zgomot în timpul funcționării unităților;
• Pericol pentru locuitorii cu pene din regiunea unde este instalat generatorul eolian;
• În producția industrială de energie electrică, la utilizarea generatoarelor eoliene, sunt necesare suprafețe semnificative de teren.

Datorită nevoii tot mai mari de resurse energetice, precum și rezervelor în scădere ale purtătorilor de energie convenționali, dezvoltarea energiei verzi devine din ce în ce mai relevantă.

Oameni de știință și ingineri din diferite țări dezvoltă noi modele de turbine eoliene pentru a
creșterea ponderii proprietăților pozitive ale agregatelor și minimizarea celor negative.

Astfel de exemple includ generatoarele eoliene plutitoare și flotante. Navele plutitoare sunt instalate departe de țărm și ocupă terenul; munca lor este cea mai eficientă datorită vântului maritim constant. Generatoarele plutitoare sunt, de asemenea, eficiente, deoarece cu cât este mai ridicat deasupra suprafeței pământului, cu atât viteza vântului este mai mare.

Ponderea energiei electrice produsă de centralele eoliene este în continuă creștere. Acest lucru se întâmplă atât în ​​țara noastră, cât și în toate țările dezvoltate tehnic.

În Rusia, în viitor, este planificat ca ponderea energiei electrice generată de centralele eoliene să fie de aproximativ 30% din producția totală de energie electrică din țară.