Generator wiatrowy do prywatnego domu: urządzenie, typy, przegląd najlepszych ofert

Wiatraki od dawna przestały być egzotyczną nowością, teraz są uważane za jedną z możliwych opcji oszczędzania. Przepływy powietrza nad powierzchnią ziemi przenoszą ogromną ilość energii, która z powodzeniem jest obecnie wykorzystywana w przemysłowych turbinach wiatrowych i małych turbinach wiatrowych do użytku prywatnego.

Powiemy Ci, jak wybrać odpowiedni i technicznie poprawnie zainstalować generator wiatru do prywatnego domu. W proponowanym przez nas artykule opisano zasady montażu i eksploatacji mini elektrowni. Zainteresowani kupujący otrzymują rekomendacje dotyczące wyboru, biorąc pod uwagę ocenę popularnych modeli.

Budowa i zasada działania turbin wiatrowych

Generatory wiatrowe to specjalne urządzenia, które przekształcają energię kinetyczną wiatru w energię elektryczną. Są to niezależne źródła energii elektrycznej, które doskonale nadają się do instalacji w prywatnych budynkach mieszkalnych, w małych i średnich gospodarstwach oraz w bazach produkcyjnych.

Projekt standardowej mini-elektrowni do użytku domowego obejmuje następujące elementy funkcjonalne:

1. Ostrza aerodynamiczny kształt zatrzymujący wiatr.
2. Generator do wytwarzania prądu przemiennego.
3. Kontroler do automatycznego sterowania stacją wiatrową. Umożliwia regulację ładowania akumulatorów, rozkłada przepływ energii między urządzeniami.
4. Jedź. Specjalne akumulatory do akumulacji wytworzonej energii elektrycznej.
5. Falownik doprowadzenie parametrów generowanej energii do standardów sieciowych.
6. Maszt, podnosząc ostrza do pewnej wysokości nad poziomem gruntu.

Maszty są różne: wolnostojące bez rozstępów, sztywno zamocowane i obrotowe na rozstępach.Ten ostatni można obniżyć i podnieść w celu konserwacji, a także do prac naprawczych i restauracyjnych.

Pod wpływem wiatru łopaty zamontowane na wale generatora zaczynają się obracać, pomagając uruchomić wirnik. W rezultacie energia kinetyczna przepływów powietrza jest przekształcana w energię mechaniczną, a następnie w energię elektryczną. Wygląda jak bardzo uproszczony schemat wiatraka

W rzeczywistości energia z farmy wiatrowej nie jest bezpośrednio dostarczana do konsumenta. W systemie muszą być podłączone specjalne urządzenia do konwersji prądu elektrycznego.

Sterownik znajduje się w obwodzie za generatorem. Przekształca prąd przemienny w prąd stały. W tej formie energia elektryczna jest gromadzona i magazynowana w bateriach, a następnie z nich poprzez falownik, który przekształca prąd stały w prąd przemienny, energia jest dostarczana do prywatnej sieci energetycznej.

Taki schemat umożliwia wygładzenie niestabilności napięcia, a także gromadzenie energii w okresach całkowitego braku zużycia. A to z kolei pozwala na zastosowanie generatorów wiatrowych o niższej mocy niż całkowita moc domowych urządzeń elektrycznych.

Podczas konwersji prądu elektrycznego zgodnie ze schematem zmienna-stała-zmienna występują pewne straty energii, które wynoszą około 20%

Wraz z autonomiczną elektrownią wiatrową można zainstalować zarówno moduły słoneczne, jak i generatory paliwa.

Jeśli zaangażowanych jest kilka urządzeń do generowania energii elektrycznej, obwód jest uzupełniany o inny element - wyłącznik automatyczny (ABP). Konieczne jest, aby po wyłączeniu jednego źródła energii alternatywnej uruchomiono inne, zapasowe.

W ramach nowoczesnych farm wiatrowych stosuje się różne konstrukcje wirników - części obrotowe. Mają swoje zalety i wady, różną wydajność i funkcjonalność. Obecnie istnieje wiele opracowań systemów autonomicznych, które mogą oddziaływać z wiatrami o różnych prędkościach i siłach.

Rodzaje farm wiatrowych

Według rodzaju odbiorców rozróżnia się autonomiczne generatory wiatrowe i instalacje sieciowe. Te pierwsze zapewniają zasilanie odbiorcom oddalonym od centralnych sieci elektrycznych.

Drugi - może liczyć kilkadziesiąt / setki wiatraków, które tworzą jeden system i przekazują energię do wspólnej sieci. Moc jednostek autonomicznych rzadko przekracza 75 kW, a moc instalacji sieciowych zaczyna się od 100 kW.

W zależności od rodzaju konstrukcji wyróżnia się generatory wiatrowe:

• z pionowa oś obrotu;
• z pozioma oś obrotu.

Urządzenia te są używane w różnych warunkach pracy, ale najczęściej są modele z osią poziomą. Działają jak zwykłe wiatrowskazy i mają podobną strukturę. Oś wirnika obraca się równolegle do powierzchni ziemi.

Takie jednostki charakteryzują się wysoką wydajnością (około 40%), prostą kontrolą mocy i bardziej przystępną ceną, ale charakteryzują się również wysokim poziomem generowanego hałasu i wibracji. Ponadto muszą być zorientowane w kierunku wiatru.

Aby zainstalować turbinę wiatrową z poziomym wirnikiem, potrzebujesz około 120 m wolnej przestrzeni i maszt o wysokości co najmniej 8 m

Generatory wiatrowe o pionowej osi obrotu mają bardziej zwartą konstrukcję, są mniej podatne na czynniki środowiskowe.

W urządzeniach tego typu turbina jest prostopadła do płaszczyzny Ziemi. Takie konstrukcje są uruchamiane nawet od lekkich wiatrów i nie są zależne od kierunku przepływu powietrza.

Niski poziom hałasu (do 30 dB) umożliwia montaż pionowych turbin wiatrowych na dachach budynków

Jest jednak znaczny minus - wydajność takich generatorów wynosi tylko 15%. Ponadto są droższe niż modele z poziomą osią obrotu.

Modele generatorów wiatrowych różnią się między sobą nie tylko położeniem osi obrotu, ale także:

• liczba ostrzy - są wiatraki z dwoma i trzema łopatami, są też modyfikacje wielopłaszczyznowe;
• materiały do ​​produkcji części funkcjonalnych - z żaglami i sztywnymi ostrzami;
• skok śruby - regulowany lub stały.

Rotacja wiatraków stacjonarnych z wieloma łopatami zaczyna się nawet przy słabym wietrze, ale do działania urządzeń dwu- i trzyłopatkowych potrzebny jest silniejszy wiatr. Jednocześnie każde dodatkowe ostrze w konstrukcji stwarza większy opór koła, co utrudnia osiągnięcie standardowych prędkości roboczych generatora.

W zależności od materiału produkcyjnego łopatki do turbin wiatrowychmogą występować pewne trudności w pracy. Elementy żeglarskie są łatwiejsze w produkcji, dlatego są tańsze.

Ale jeśli konieczne jest zapewnienie niezawodnego działania turbiny wiatrowej dla autonomicznego zasilania, warto preferować konstrukcje ze sztywnymi łopatami wykonanymi z metalu lub wzmocnionego włóknem szklanym.

Jeśli chodzi o skok śruby, nie jest to również takie proste. Zmienny krok pozwala znacznie rozszerzyć zakres prędkości efektywnych dla działania stacji wiatrowej, co jest dużym plusem. Ale jednocześnie taki mechanizm zmniejsza ogólną niezawodność stacjonarnej instalacji i znacznie komplikuje koło wiatrowe, komplikując działanie urządzenia.

Możliwość instalacji generatora wiatrowego

Małe farmy wiatrowe są dziś szeroko stosowane jako alternatywne źródła energii elektrycznej, które mogą osiągnąć realne oszczędności.

Takie urządzenia z reguły są instalowane w domkach letniskowych, w obszarach oddalonych od głównych sieci zasilania. Ale to nie jedyny powód, dla którego ludzie coraz częściej preferują konstrukcje tego typu.

Właściciele gruntów z powodzeniem wykorzystują generatory wiatrowe, aby osiągnąć pełną autonomię i znaczne oszczędności energii

Jednak nie każda strefa nadaje się do zainstalowania turbiny wiatrowej. Aby mini-elektrownia mogła w pełni funkcjonować podczas deklarowanego przez producenta okresu eksploatacji, warunki klimatyczne tego obszaru muszą być zgodne z wymogami specjalnego wyposażenia.

Średnia prędkość wiatru nie powinna być mniejsza niż 4,5-5 m / s. Tylko w tym przypadku instalacja konstrukcji z turbiną wiatrową będzie ekonomicznie uzasadniona.

Aby znaleźć przybliżone dane dotyczące średniej rocznej prędkości wiatru według regionu, musisz wyświetlić specjalną mapę wiatru. Bardziej dokładne informacje można uzyskać za pomocą anemometru i urządzenia do odczytu sygnałów.

System pomiarowy należy zainstalować na dużej wysokości, aby pobliskie budynki i drzewa nie zniekształcały wyników.

Jeśli zdecydujesz się zainstalować małą farmę wiatrową dla swojego domu, powinieneś również rozważyć dostępność wolnego miejsca. Należy pamiętać, że wiatr musi absolutnie „chodzić” wzdłuż łopat, no i bez przeszkód na swojej drodze, aby dotrzeć do nich z różnych kierunków.

Dlatego szczyty wzgórz są uważane za idealne miejsce do zainstalowania turbiny wiatrowej, w której masy powietrza są skraplane z odpowiednim wzrostem ciśnienia i prędkości wiatru. Regiony morskie i strefa stepowa są również uważane za odpowiednie.

Aby uzyskać jak najwięcej z wiatraka, musisz zainstalować go w miejscu, w którym nie ma drzew i wysokich budynków

Dotkną wszelkie przeszkody w promieniu 250 m generator wiatrowy. Aby uzyskać wskaźniki maksymalnej wydajności, konieczne jest ustawienie osi turbiny powyżej poziomu przeszkód o co najmniej 4-5 m.

Zasady wyboru sprzętu

Do wyboru generatora wiatrowego do domu należy podchodzić odpowiedzialnie.

Z góry musisz zebrać podstawowe informacje:

1. Oblicz nominalną i maksymalną ilość energii elektrycznej, aby zaspokoić potrzeby domu.
2. Przeglądaj dane dotyczące średniej rocznej prędkości wiatru w obszarze zamieszkania, aby określić okresy, w których wiatrak będzie nieaktywny.
3. Weź pod uwagę cechy klimatyczne tego obszaru. Jeśli w sezonie zimowym zostaną zaobserwowane silne mrozy, instalacja stacji wiatrowej nie usprawiedliwi się.
4. Sprawdź intensywność generowanego hałasu podczas pracy generatorów wiatrowych.
5. Porównaj specyfikacje techniczne urządzeń różnych producentów.

Dobór komponentów elementów funkcjonalnych do instalacji wiatrowej odbywa się według wartości nominalnej mocy. W tym przypadku rolę odgrywa nominalna prędkość wiatru - wartości, przy których generator wiatru generuje obliczoną ilość energii elektrycznej.

Jeśli instalacja wytwarza maksymalną moc przy prędkości wiatru 11 m / s, a na danym obszarze średni wskaźnik osiąga 4,5 m / s, turbina wiatrowa nie będzie generować ilości energii zadeklarowanej przez producenta

Konieczne jest również skupienie się na fakcie, że moc generatora wiatrowego zależy od średnicy koła utworzonego przez łopatki. Jeśli zwiększysz rozmiar 2 razy, wiatrak przy tej samej prędkości wiatru wytworzy 4 razy więcej energii elektrycznej.

Ważna jest również pojemność baterii. W przypadku spokoju powinni mieć wystarczająco dużo energii, aby zapewnić dom.

Montaż prywatnej mini-elektrowni wiatrakowej najlepiej powierzyć firmie specjalizującej się w tego rodzaju pracach. Głównym celem jest zapewnienie maksymalnego bezpieczeństwa. Należy zagwarantować, że ogólna konstrukcja turbiny wiatrowej pozostanie stabilna nawet w ekstremalnych warunkach pogodowych.

Modele generatorów wiatrowych o niskiej mocy z lekkimi, niskimi masztami można instalować niezależnie. Środkowa podpora musi być zamontowana na fundamencie żelbetowym. Aby zapewnić stabilność boczną konstrukcji, stosuje się 3-4 przedłużenia.

Przybliżone ceny i zwrot z generatorów wiatrowych

Popularność turbin wiatrowych rośnie z każdym dniem. Korzystne jest dla nich wyposażenie dużych i drogich domków, których zawartość wymaga dużej ilości energii elektrycznej.

Wskazane jest instalowanie wiatraków w zaludnionych obszarach, gdzie nie ma scentralizowanego źródła zasilania lub energia elektryczna jest dostarczana z przerwami.

W takich przypadkach na ratunek przychodzą generatory wiatrowe, których zastosowanie ma kilka zalet:

• przekształcenie energii prądów powietrznych w darmową elektryczność;
• bezpieczeństwo środowiskowe turbin wiatrowych;
• brak surowców i odpadów w produkcji energii elektrycznej;
• minimalne zużycie części funkcjonalnych;
• długi okres eksploatacji - 25-30 lat;
• nie ma potrzeby ciągłego monitorowania działania farmy wiatrowej.

Wady obejmują zmienność i nieprzewidywalność energii wiatrowej. Aby zminimalizować straty, musisz zduplikować źródło lub zainstalować dodatkowy bufor do magazynowania energii. Ponadto obracające się koło wiatrowe stanowi potencjalne zagrożenie dla latających ptaków.

Elektrownie wiatrowe wytwarzają hałas porównywalny z hałasem pojazdów podczas jazdy z prędkością około 70 km / h. Zwiększony poziom hałasu nie tylko odstrasza zwierzęta, ale także powoduje dyskomfort u ludzi

Kolejnym znaczącym minusem turbin wiatrowych do użytku domowego jest wysoki koszt. Te nieporęczne konstrukcje są wykonane z drogich materiałów, wyposażone w sterownik, akumulatory, instalację falownika i maszt.

Należy zauważyć, że krajowe generatory wiatrowe rosyjskich producentów, a także wysokiej jakości turbiny wiatrowe produkowane w Chinach, są znacznie tańsze niż odpowiedniki europejskie. Koszt domowych turbin wiatrowych o osi pionowej o mocy znamionowej do 2 kW waha się w przedziale 1300-2500 $.

Ale w tej cenie kompletny zestaw zawiera tylko generator z ostrzami. Resztę sprzętu trzeba będzie kupić osobno lub zrób to sam. Kompletne rośliny są o 40-50% droższe.

Cena stacji wiatrowych do użytku domowego o mocy od 3 kW do 7 kW jest znacznie wyższa. Takie generatory z powiązanym wyposażeniem będą kosztować kupującego 5000-12 000 USD.

Obecnie stosowanie turbin wiatrowych jako alternatywy dla scentralizowanego zasilania jest nieopłacalne ze względu na wysoki koszt sprzętu

I nawet jeśli występują przerwy w dostawie energii elektrycznej z sieci, nie zawsze zaleca się instalowanie generatora wiatrowego. Łatwiej i taniej jest zainstalować nieprzerwany system zasilania oparty na akumulatorach przemysłowych w połączeniu z UPS.

Sensowne jest montowanie instalacji wiatrowej w miejscach, w których dostęp do scentralizowanego zasilacza jest całkowicie nieobecny. Okres zwrotu w tym przypadku wynosi 25 lat.

Przed zakupem komponentów do montażu i instalacji generatora wiatrowego zaleca się obliczenia według wzorówpodane w naszym zalecanym artykule. Tutaj znajdziesz procedurę i zasady wykonywania obliczeń.

Przegląd najlepszych marek i instalacji

Na rosyjskim rynku generatorów wiatrowych przedstawiono zarówno niezawodne, stosunkowo niedrogie urządzenia marek krajowych, jak i różne modele turbin wiatrowych zagranicznych producentów pod względem funkcjonalności. Aby określić wybór instalacji dla domu, musisz porównać cechy różnych jednostek.

Nr 1 - turbiny wiatrowe Condor Home (Rosja)

Seria wiatraków do użytku domowego obejmuje urządzenia o mocy 0,5-5 kW. Mogą służyć jako główne źródło energii elektrycznej lub dodatkowe. Stacje domowe Condor są przystosowane do pracy w niskich temperaturach, zdolne do wytwarzania energii nawet przy słabym wietrze.

W zależności od modelu obudowa generatora wykonana jest z tworzywa sztucznego lub odlewanego aluminium, a łopatki wykonane są z włókna szklanego. Istnieje skuteczny podwójny układ hamulcowy. Maszt jest złożony, na przedłużeniach, ma wysokość 8-12 m. Aby zainstalować te jednostki, potrzebujesz pali lub betonowego fundamentu.

Turbiny wiatrowe Condor Home to w pełni gotowe produkty, które nie wymagają specjalnej wiedzy ani umiejętności technicznych. Urządzenia przeznaczone są do elektryfikacji zarówno samodzielnych budynków, jak i niewielkich osad jako części elektrowni wiatrowych

Podstawowe wyposażenie obejmuje maszt i przedłużenia, generator, wirnik i łopaty, kontroler ładowania oraz elementy złączne.

Nr 2 - mini-elektrownie Falcon Euro (Rosja)

Są to najnowocześniejsze generatory wiatrowe o osi pionowej o mocy 1-15 kW. Służą do zasilania głównego / rezerwowego zasilania odbiorców oddalonych od linii energetycznych. Mogą być używane jako część kompleksu z panelami słonecznymi i generatorem paliwa.

Wiatraki są wyposażone w silne magnesy neodymowe. Początkowa prędkość wiatru do rozpoczęcia instalacji wynosi 1,5 m / s, prędkość nominalna wynosi 11 m / s. Zainstalowany hamulec aerodynamiczny pomaga ograniczyć prędkość koła. Deklarowany okres użytkowania od producenta wynosi 20 lat, fabryczna gwarancja na mini-elektrownie wynosi 36 miesięcy.

Turbiny wiatrowe Falcon Euro są niezawodne w działaniu i wymagają niewielkiej konserwacji. Za pomocą urządzeń z tej serii łatwo jest rozwiązać problemy z zasilaniem urządzeń lokalnych i wyspiarskich

Podstawowy zestaw Falcon Euro zawiera kilka elementów funkcjonalnych: koło wiatrowe, generator i sterownik, maszt, osadzone części. Instalacja falownika i baterie są wybierane osobno.

Nr 3 - Pionowe turbiny wiatrowe Sokol Air (Rosja)

Małe elektrownie wiatrowe tej marki mogą dostarczać energię elektryczną zarówno małym domkom, jak i średnim przedsiębiorstwom. Do użytku domowego dostępne są urządzenia SAV o mocy 0,5-15 kW.

Charakteryzują się wysoką wydajnością przy słabym wietrze, działają płynnie w niskich i wysokich temperaturach w zakresie od -50 ° C do +50 ° C, charakteryzują się niskim poziomem hałasu i odpornością na wpływy zewnętrzne.

Wytwarzanie energii przez jednostki Sokol Air Vertical jest niezależne od kierunku wiatru. Jednostki osi pionowej działają automatycznie bez personelu konserwacyjnego. Konstrukcja zapewnia elektromagnetyczny i aerodynamiczny układ hamulcowy, który ogranicza prędkość koła wiatrów.

Ostrza wykonane są ze wzmocnionego poliestru lub aluminium lotniczego (w zależności od modelu), mają profil samozwijający. Generator jest wielobiegunowym trójfazowym wzbudzeniem z magnesów trwałych.

Pionowe turbiny wiatrowe Sokol Air wytwarzają moc znamionową przy 7-8 m / s, co pozwala na ich stosowanie w regionach o niskiej średniej rocznej prędkości wiatru

Podstawowe wyposażenie elektrowni wiatrowej obejmuje: turbinę wiatrową z kontrolerem ładowania akumulatora, maszt z przedłużkami, zestaw montażowy. Falownik i akumulatory są wybierane osobno zgodnie ze specyfikacjami technicznymi.

Nr 4 - generatory wiatrowe Energy Wind (Rosja)

Klienci są dostępni z jedno- i trzyłopatkowymi modelami produktów o uniwersalnym zastosowaniu o mocy 1-10 kW. Wiatraki te świetnie nadają się do tworzenia projektów dostarczania energii elektrycznej do prywatnych domów i domków jednorodzinnych.

Jednostki Energy Wind oparte są na wytrzymałych, wzmocnionych ostrzach z włókna szklanego pomalowanych emalią automatyczną i niezawodnym systemie usuwania przepływu powietrza. Jednostki o poziomej osi obrotu pracują stabilnie w temperaturach od -40 do +40 stopni Celsjusza.

Minimalna robocza prędkość wiatru wynosi 2 m / s, dla niektórych pozycji lemiesza 3 m / s zalecana wysokość masztu wynosi 8-20 m. Średni okres eksploatacji instalacji rosyjskiej marki wynosi 25 lat, oficjalna gwarancja producenta to 3 lata.

Energia Generatory wiatrowe nie wymagają stałej opieki ani konserwacji, co przyczynia się do szybkiego reinwestowania zainwestowanych środków

Podstawowym wyposażeniem instalacji jest generator elektryczny z magnesem trwałym z mocowaniem do masztu i mechanizm obrotowy, łopatki, zestaw elementów mocujących do montażu turbiny wiatrowej. Maszt, a także sterownik, falownik i akumulatory do magazynowania energii należy zakupić osobno.

Nr 5 - Wiatraki Altek EW (Chiny)

Rodzaj turbin wiatrowych - z poziomą osią obrotu. Urządzenia o mocy znamionowej od 1 kW do 10 kW są doskonałe do rozwiązywania problemów związanych z zasilaniem podmiejskich budynków mieszkalnych i domków jednorodzinnych.

Obudowa ochronna wiatraków Altek EW wykonana jest ze stopu aluminium, co znacznie upraszcza konstrukcję. Funkcjonalne metalowe części generatora są pokryte silikonem w celu zapewnienia odporności na ciepło.

Ostrza wykonane są z tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem. Początkowa prędkość wiatru do uruchomienia urządzeń domowych chińskiej marki wynosi 2,5 m / s, prędkość nominalna - 12 m / s.

Generatory wiatrowe Altek EW są jednym z najtańszych urządzeń do wytwarzania energii elektrycznej, które są prezentowane na nowoczesnym rynku energii alternatywnej

Podstawowe wyposażenie obejmuje ostrza, generator i kontroler. Pozostałe elementy funkcjonalne wiatraka muszą zostać zakupione.

Jeśli koszt fabrycznego zestawu wydaje się niepotrzebnie wysoki, warto go zbudować generator wiatrowy zrób to sam. Polecany przez nas artykuł opisuje produkcję urządzenia przydatnego w gospodarstwie domowym z pralki.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Perspektywy wykorzystania elektrowni wiatrowych:

Zasada działania współczesnych turbin wiatrowych. Jak energia wiatru jest przekształcana w energię elektryczną:

Nawet dzisiaj użycie generatorów wiatrowych wymaga ciągłego rozwoju. Możliwości i długoterminowe perspektywy tego alternatywnego sposobu wytwarzania energii elektrycznej są obiecujące.Konieczne są jednak pewne środki zarówno ze strony producentów sprzętu, jak i administracji osiedli.

Instalacja małych generatorów wiatrowych dla prywatnych gospodarstw domowych nie rozwiąże całkowicie problemu zaopatrzenia w energię w regionach. Ale dla indywidualnych właścicieli witryn ta opcja może być wyjściem.

Opowiedz nam o swoich doświadczeniach w wyborze lub instalacji turbiny wiatrowej w strefie podmiejskiej. Napisz komentarze, zamieść zdjęcie i zadaj pytania w bloku poniżej. Udostępniaj zawiłości technologiczne i przydatne informacje, które będą przydatne dla odwiedzających witrynę.