Ветрогенераторы: принцип работы и разделение видов, преимущества и недостатки использования

Содержание
  1. Достоинства и недостатки ветрогенераторов
  2. Цикл мониторинга ветра
  3. Стандартный комплект оборудования содержит:
  4. Ветрогенераторы — альтернативная энергия
  5. Недостатки ветрогенераторов:
  6. Ветряки циклонного типа
  7. Ветряки тихоходного типа
  8. Виды ветровых генераторов
  9. 1. По типу рабочей оси вращения:
  10. 2. По числу лопастей:
  11. 3. По материалу лопастей:
  12. Перспективы ветрогенераторов
  13. Страны активно развивающие ветроэнергетику
  14. Преимущества ветрогенератора:
  15. Устранение неполадок ветрогенераторов
  16. Слабые ветра
  17. Сильные ветра
  18. Оптимальный ветрогенератор
  19. Ветрогенераторы — энергия ветра на службе человечеству
  20. История обуздания ветра в разных странах
  21. Принцип действия и структура ветрогенератора
  22. Отопление ветром
  23. Преимущества ветрогенераторов
  24. Недостатки ветрогенераторов
  25. Ветряные электростанции: типы, принципы работы, преимущества и недостатки
  26. Устройство и виды ветровых электростанций
  27. Принцип работы
  28. Преимущества и недостатки ветряных электростанций
  29. Экономическое обоснование строительства ВЭС
  30. Мощности промышленных станций
  31. Ведущие мировые производители
  32. География применения
  33. Факты и заблуждения
  34. Частные ветряные электростанции
  35. Обзор цен на популярные модели
  36. Как сделать ветряную электростанцию?
  37. Что такое ветрогенератор
  38. Принцип действия
  39. Виды устройств
  40. С горизонтальной осью вращения
  41. С вертикальной осью вращения
  42. С ротором Дарье
  43. С геликоидный ротором
  44. С многолопастным ротором
  45. С ортогональным ротором
  46. Работающие на водяных каплях
  47. Ветрогенератор – парус
  48. Как выбрать ветровой генератор
  49. Популярные модели и марки
  50. Средние цены
  51. Плюсы и минусы
  52. Развитие ветроэнергетики

Достоинства и недостатки ветрогенераторов

Ветрогенераторы: принцип работы и разделение видов, преимущества и недостатки использования

Процесс ветромониторинга предусматривает проведение исследований и анализа параметров ветра (направление, скорость, мощность и т.д.) на предполагаемой для установки ветротурбин высоте.

Мониторинг ветра осуществляется для определения возможности использования ветрогенераторов, а в дальнейшем планирования ветропарка на данной территории. Такая процедура позволяет вычислить генерируемый объем электроэнергии, который можно получить от ветроустановки.

Также ветромониторинг дает возможность вычислить технические характеристики необходимого оборудования. Полученная информация позволяет правильно подобрать модель устройства, нужное количество единиц и мощность станций.

Предположительная экономическая эффективность, целесообразность использования и сроки окупаемости установок также рассчитываются за счет проведения ветромониторинга.

Цикл мониторинга ветра

Измерения параметров ветра, как правило, проводят на протяжении 1 года. Такой цикл ветроизмерений позволяет подобрать конструкцию ветрогенератора, правильно спланировать схему размещения ветровой электроустановки, уточняет количество энергии, вырабатываемой ветроэлектростанцией.

При проведении ветромониторинга существует возможность поставки готовых комплектов оборудования. Специалисты, прибывшие на объект, запускают и настраивают работу установки. Заказа охраны ветропарка позволит защитить спецоборудование от преступников и воров.

Стандартный комплект оборудования содержит:

  • металлическую мачту высотой до 90 м;
  • монтажное устройство для установки мачты;
  • датчики, определяющие характеристики ветра;
  • анемометры;
  • кронштейны для установки датчиков;
  • прибор, записывающий информацию, с установленным ПО.

Заказ дополнительного комплекта оборудования также предусмотрен. Он состоит из различных датчиков, определяющих параметры атмосферных показателей, системы передачи данных, генераторов, обеспечивающих бесперебойную работу установки (солнечные батареи, ветрогенераторы), контейнера для оборудования, устройства освещения и обогрева.

Ветрогенераторы — альтернативная энергия

Ветер обладает достаточно большим потенциалом энергии. Метеорологи утверждают, что всего один вертрогенератор сможет обеспечить загородный дом электроэнергией в полном объеме. А по некоторым подсчетам такой запас энергии во всем мире в год в состоянии дать приблизительно 170 кВт/ч.

Сейчас на полях, где постоянно дуют сильные ветра можно увидеть огромное количество башен с десятиметровыми лопастями, имеющими высоту около ста метров. К тому же ветрогенератор стоит не так уж и дорого и его может позволить себе практически каждый.

Даже, несмотря на некоторые недостатки такой энергии, с каждым годом все большее количество людей отдает предпочтение ветрогенераторам поскольку — это абсолютно безопасно и экологически безвредно.

Недостатки ветрогенераторов:

  • для установки необходимы сложные технические установки;
  • изменчивость ветра может способствовать перебоям в подаче электроэнергии;
  • из-за сильного ветра могут сломаться лопасти;
  • ветряки перебивают радиоволны, мешают полетам птиц и насекомых и создают шум.

Однако такие недостатки в наше время легко убираются при помощи применения высокотехнологических и инженерных решений.

Ветряки циклонного типа

Такой ветряк имеет очень высокий уровень КПД с максимальной мощностью около 100 00 кВт/ч. Он в состоянии создать имитацию циклона, а также разгонять турбину в башне, которая в высоту составляет 15 метров. Альтернативная энергия в таких ветряках вырабатывается намного эффективнее, нежели в обычных лопастных ветряках или солнечных батареях

Ветряки тихоходного типа

Это энергоустановки отдельного вида, которые могут обеспечить подачу электроэнергии даже при максимально низкой силе ветра. Это возможно за счет того, что при смене интенсивности силы ветра изменяется и ход лопасти.

А во время сильного ветра лопасти могут даже изменить свой угол, таким образом, защищаясь от поломки.
Во Франции и Англии часто сооружают очень большие фермы, где ветряки устанавливаются рядами, это в значительной мере снижает влияние перемены силы или направления ветра и стабилизирует добычу энергии.

А вот в Дании такие фермы зачастую устанавливаю на мелководном берегу в Северном море.

В Германии альтернативная энергия занимает 10% от общей энергии. В Швеции и Нидерландах благодаря особому отношению к такому виду добычи энергии, всего за 90-е годы было построено порядка 55 тис. ветрогенераторов.

Виды ветровых генераторов

Независимые источники энергии – Ветрогенераторы – классифицируют по нескольким параметрам:

1. По типу рабочей оси вращения:

С горизонтальной осью, расположенной перпендикулярно направлению ветра. В горизонтальных ветряках лопасти работают одновременно, а направление оси ориентирует флюгер. С вертикальной рабочей осью, не нуждающейся в ориентировании на ветровой поток.

Рабочая лопастная поверхность вертикального ветряка вдвое меньше, чем у горизонтального, поскольку часть лопастей движется с потоком ветра, часть – против него.
Если сравнивать эффективность обеих установок, то нужно учитывать их количество.

Горизонтальный ветряк обладает большей производительностью, чем вертикальный, если он стоит одиночно. При расположении нескольких подобных установок в ряд сила одного ветрового потока распределяется между ними.

При размещении в ряд вертикальных ветроустановок производительность их, напротив, увеличивается. Это происходит за счет перенаправления потока ветра лопастями друг другу.

2. По числу лопастей:

Две–три лопасти. Более 3-х лопастей.
От количества лопастных поверхностей зависит скорость работы ветрогенератора (соответственно, производительность).

Так, установка с малым числом лопастей способна развить большой темп, однако для начала работы ей потребуется ветер большой силы.

Большое количество лопастей не требует сильного ветра для «разгона», однако набирать высокую скорость работы ветряк будет дольше.

3. По материалу лопастей:

Жесткий (металл, пластик, стеклопластик). Парусный (ткань, ПВХ пленка и проч.).
Несмотря на изначально небольшую стоимость парусных ветряков, их дальнейшее обслуживание может стоить недешево.

Песок и пыль — спутники ветра, способствуют большему износу мягкого парусного материала, чем жесткого.

Если в приоритете надежность ветрогенератора (к примеру, для автономного энергообеспечения), то рекомендуется устанавливать жесткие лопасти.

Перспективы ветрогенераторов

Методы получения альтернативной энергии постоянно совершенствуются, их мощность растет, что позволяет использовать их в промышленных масштабах. Из всех способов, наиболее активно развивается самый древний — ветроэнергетика. Именно о ней и пойдет речь в данной статье.

Как говорилось выше, Человек использует силу ветра давно. Паруса, ветряные мельницы — это самые известные примеры использования силы ветра. Однако с появлением дешевых углеводородов про ветер забыли. Нефть и уголь стали основными источниками получения энергии на долгие годы.

Зато сейчас, когда цены на углеводороды стали расти, а экология от их использования ухудшатся, вновь вспомнили об энергии ветра. И как удачно вспомнили! Современные ветрогенераторы — это не примитивные ветряные колеса, а высокотехнологичный продукт.

Достаточно посмотреть на цифры и становиться понятно, что ветрогенераторы могут выдавать большие объемы электроэнергии. Сейчас во всем мире, более 200 ГВт получают с помощью ветра.

Учитывая тенденцию развития ветроэнергетики, эта цифра ежегодно будет расти на 20%.

Страны активно развивающие ветроэнергетику

Часть европейских стран и США серьезно работают над использованием энергии ветра. Вот только несколько примеров:

Америка, Ветропарк в Южной Дакоте. На его территории размещено 2200 ветрогенераторов. Суммарная мощность вырабатываемой ими электроэнергии составляет 5,5 ГВт; Шотландия до 30% всей произведенной электроэнергии получает из ветра. К 2020 году они хотят увеличить долю альтернативной энергии до 50%; в Бельгии, в одном из прибрежных районов, планируется установка 48 ветровых турбин.

Причем мощность каждой составит 6 МВт.
В России, к сожалению, нет таких больших показателей. Планируемое получение энергии из ветра к 2020 году — 4-5% от общей выработки. Но, не смотря ни на что, разрабатываются ветряки отечественной конструкции, дорабатываются под наши условия импортные. В общем, работа идет и перспективы у ветроэнергетики в России есть.

В прочем, как и во всем мире.

Важный момент:

Эффективность ветрогенераторов зависит от скорости ветра и его постоянства. Поэтому наиболее подходящие места для устройства ветропарков — это побережья, водохранилища, долины больших рек. Там постоянные сильные ветра, что позволяет максимально использовать ресурс ветрогенератора.

Преимущества ветрогенератора:

сбережение электроэнергии при доступности ветров. сбережение топлива и сырья для отопления помещения больших размеров. самоокупаемость за 2-5 года, при большой трате электричества. экологическая «чистота» оборудования.

постоянное усовершенствование характеристик и свойств
Сделав вывод, можно прийти к единому мнению, что если вы находитесь в местности, где зачастую происходят ветра, ветрогенератор – это лучшее решение экономии электричества.

Устранение неполадок ветрогенераторов

В действительности наблюдается не столь много факторов, которые создают затруднения в работе ветрогенераторов.

По сути, если прибор работает на оптимальной скорости ветра (такие данные предоставляются для каждого отдельного ветряка) то вы получаете наибольшее количество мощности и минимальное количество проблем.

Тем не менее, идеальных условий для работы ветряков практически не наблюдается или они сменяются совсем не идеальными, в частности чрезмерно слабым или чрезмерно сильным ветром.

Слабые ветра

Хотя наличие слабого ветра не наносит каких-либо повреждений, владелец все равно имеет некоторые финансовые потери. Например, если не набирается заявленная мощность, то вы переплачиваете за приобретение энергии, то есть тратите дополнительные деньги для того чтобы обеспечить себя энергией. В этом плане проблемой является отсутствие оптимизированности прибора под условия слабого ветра.

Наиболее разумным решением является тщательный выбор модели. В частности следует предпочитать варианты с легкими и складывающимися (почему, узнаете далее) лопастями, занимающими существенное пространство.

Чем больше занимают лопасти пространство в диапазоне вращения, тем меньшее количество ветра требуется для движения, то есть для переработки ветра в энергию. В этом актуальны разнообразные многолопастные и подобные варианты, которые отлично работают на слабых ветрах и редко простаивают.

Соответственно, следует выбирать из них, но ведь легкие конструкции могут подвергнуться сильному ветру.

Сильные ветра

Действительно, сильные ветра способны повредить конструкцию и для этого многие владельцы используют разнообразные противоштормовые приспособления, которые утяжеляют и увеличивают стоимость ветряка.

Однако подобные затраты не всегда являются оптимальным вариантом, так как при нормальной и стабильной работе от ветрогенератора совсем не требуется получать дополнительные мощности из штормов и сильного ветра, которые, к слову, на территории СНГ наблюдается совсем не часто.

Гораздо более рациональным является выбрать модель с системой складывания лопастей и снижения самого генератора при усилении ветра и дополнительной возможностью варьировать мощность без модификации конструкции.

Оптимальный ветрогенератор

Если в качестве резюме описать элементы идеальной конструкции, то там обязательно присутствуют следующие характеристики:
отсутствие громкости работы; отсутствие скользящих контактов; наличие возможности коммутировать обмотки для того чтобы удерживать напряжение в определенных пределах; наличие простоты конструкции; технологичность изделия; ремонтопригодность.
Чем большему количеству характеристик соответствует ваш ветряк, тем меньше неудобств создает эксплуатация агрегата.
Перспективы ветрогенераторов

Ветрогенераторы — энергия ветра на службе человечеству

Ветрогенераторы: принцип работы и разделение видов, преимущества и недостатки использования

Источники энергии — это предмет постоянных поисков человека. Нам постоянно необходимо электричество, работающая на нас тепловая и механическая энергия. И за все время своего существования человечество научилось использовать полезные ископаемые, энергию воды, Солнца и атома. Не удивительно, что ветер тоже поставили на учет.

Существенным преимуществом энергии ветра перед всеми остальными является то, что она возобновляема, так как является одним из следствий работы Солнца. Изучением данного направления занимается ветроэнергетика.

Специалисты ищут наиболее практичные и удобные способы преобразования кинетической энергии ветра (точнее, атмосферных воздушных масс) в тепловую, электрическую, механическую для использования в народном хозяйстве.

История обуздания ветра в разных странах

История сражения с ветром началась еще в античные времена. Уже в 200 году на нашей эры персы научились строить ветряные мельницы для перемола муки. Эта технология перебралась в Европу в XIII веке.

В XVI веке в Европе совместили ветряную мельницу с гидродвигателем, что позволяло осушать территории, отвоевывая их у моря, а также снабжать водой засушливые земли.

Но самым важным стал 1890 год, когда в Дании изобрели ветроэлектростанцию. Так человечество научилось получать необходимую электроэнергию практически из воздуха.

Она стала предшественницей ветроэлектростанций с горизонтальной осью, производимых в 30-х годах.

Но первоначально люди слабо оценили потенциал изобретения, массовое использование началось только в 80-х.

Зато сегодня масштабы использования энергии ветра впечатляют.

Первыми оценили мощь ветроэлектростанций в США, но локально — в Калифорнии. Именно здесь находятся самые большие по площади ветряные фермы, которые нередко попадают в кадры фильмов.

Зрелище действительно масштабное и завораживающее — гигантские ветряки мерно крутятся в пустыне.

Но эта техногенная красота еще и невероятно полезна, одной такой ВЭС достаточно для полного снабжения электроэнергией небольшого населенного пункта.

Только в XXI веке Европа начала перегонять США по количеству используемых ВЭС и объемам вырабатываемой с их помощью энергии. Лидером производства считается Дания, здесь около 30% всей электроэнергии производится с помощью современных ветряков. На втором месте Португалия — 19%, немного отстала от нее Испания — 16%, затем идет Ирландия — 14% и Германия — 8%.

В России все еще мало применяются ВЭС, так как большая часть энергии вырабатывается АЭС и ГЭС. Но доля ветрогенераторов постепенно возрастает. Медленные темпы роста связаны с недостатком финансирования.

Принцип действия и структура ветрогенератора

Ветрогенератор, который также называют ветряком или ветротурбиной — это устройство на штанге, снабженное вращающимися лопастями. Распространение получили ветряки с вертикальной и горизонтальной осями вращения. Первые бывают роторными и лопастными, вторые — крыльчатыми.

Любой ветряк состоит из таких элементов:

  • Ветротурбина на мачте, раскручиваемая лопастями или ротором.
  • Электрогенератор.
  • Аккумулятор.
  • Котроллер заряда аккумулятора.
  • Инвертор.

При этом промышленная установка намного более масштабна, имеет еще массу дополнительных элементов.

Принцип действия достаточно прост: энергия ветра раскручивает лопасти, передается сначала электрическому мотору, а следом за ним — генератору. Вращение генератора способствует выработке электрического тока, который, в свою очередь, скапливается в аккумуляторах. Преобразователь включается в цикл последним, создавая необходимый уровень напряжения.

Отопление ветром

Хотя выработка электроэнергии с помощью ветряков выгодна только в больших масштабах, приближенных промышленным, из-за высокой стоимости оборудования. Одного ветрогенератора вполне достаточно для обогрева одного дома. Эта технология постепенно приобретает все большую популярность.

К аккумуляторам, которые заряжаются за счет энергии ветра, подключаются ТЭНы системы отопления и горячего водоснабжения. При этом владелец может выбирать любой тип отопительной системы, которая запитывается от электрической сети.

Эксперименты доказывают, что ветряк может поддерживать температуру теплоносителя на уровне 65-75 градусов, если его объем в системе составляет 200 литров, чего вполне достаточно для бытовых целей. Проблема отопления и водоснабжения дома площадью до 200 квадратных метров полностью решается.

Преимущества ветрогенераторов

  • Основным преимуществом ветроэнергетики является то, что ветер является восполняемым источником энергии.
  • В отличие от других видов электростанций, ВЭС являются экологически чистыми, они не делают никаких выбросов в атмосферу, что особенно актуально в разрезе борьбы за чистоту окружающей среды.
  • Стоимость электроэнергии, получаемая от больших ветряных ферм, является очень низкой, в Европе показатель держится на уровне 4-6 центов за киловатт. Только АЭС позволяют получать более дешевую энергию, но при этом они гораздо более опасны.
  • Известная интересная особенность: энергия, вырабатывая ТЭС, замещается энергией ветра, что уменьшает выбросы парниковых газов.
  • Энергия ветра снижает необходимость в энергии АЭС и продуктов нефтяных компаний, что в планетарном масштабе положительно влияет на состояние окружающей среды.
  • Ветряки можно устанавливать в местах, куда невозможно доставить электроэнергию.

Недостатки ветрогенераторов

Несмотря на многочисленные достоинства ВЭС, недостатков у них также достаточно:

  • Быстрая окупаемость только в больших масштабах.
  • Необходимость в больших площадях для создания ветряных ферм.
  • Возможно работы только на территориях, где достаточно ветрено.
  • Необходимость внедрения интеллектуальных систем для борьбы с переменчивостью ветряных масс.
  • Высокая стоимость оборудования и его обслуживания.
  • Воздействие на силу, скорость и маршруты ветряных масс (еще мало изучено, но негативное влияние уже отмечено).
  • Негативное воздействие на птиц и летучих животных (в первую очередь, летучих мышей).
  • Высокий уровень шума (сравнимый с шумом работающего автомобиля).
  • Сильные радиопомехи.

Перспективы использования энергии ветра очень широки и еще не до конца изучены. Очевидно, что недостатки с лихвой перекрываются достоинствами, но высокая стоимость и необходимость сложного обслуживания не позволяет пока в полной мере использовать ВЭС на всей планете.

Ветряные электростанции: типы, принципы работы, преимущества и недостатки

Ветрогенераторы: принцип работы и разделение видов, преимущества и недостатки использования

Энергетическая отрасль справляется со своей задачей достаточно уверенно, но масштабы нашей страны таковы, что полное обеспечение электроэнергией всех отдаленных или труднодоступных районов пока невозможно. Это связано с множеством факторов, преодолеть которые в нынешних условиях слишком дорого или технически недостижимо.

Поэтому все более пристальное внимание приходится обращать на альтернативные источники, способные удовлетворять потребности отсталых регионов без участия магистральных сетей. Перспективным направлением является ветроэнергетика, использующая дармовой источник энергии — силу ветра.

Устройство и виды ветровых электростанций

Ветроэлектростанции (ВЭС) используют энергию ветра для выработки электротока.

Крупные станции состоят из множества ветрогенераторов, объединенных в единую сеть и питающих большие массивы — поселки, города, регионы.

Более мелкие способны обеспечивать небольшие жилые массивы или отдельные дома. Станции классифицируются по различным признакам, например, по функциональности:

По расположению:

  • прибрежные
  • офшорные
  • наземные
  • плавающие.

По типу конструкции:

Наибольшее распространение в мире получили крыльчатные станции. Они имеют большую эффективность и способны производить достаточно большое количество электроэнергии, чтобы обеспечивать ею потребителей в масштабах целой энергетической отрасли. При этом, распространение таких станций имеет специфическую конфигурацию и встречается не повсеместно.

Принцип работы

Как уже говорилось, ВЭС имеют роторную или крыльчатую конструкцию. Роторные станции, как правило, имеют устройства с вертикальной осью вращения. Они во многом удобнее, чем крыльчатые, так как не издают при работе сильный шум и не требовательны к установке по направлению ветра. При этом, роторные конструкции менее эффективны и могут использоваться на небольших частных станциях.

Крыльчатые устройства способны выдавать максимальный эффект. Они используют получаемую энергию намного эффективнее, чем роторные образцы, но нуждаются в правильном ориентировании по отношению к потоку, что означает присутствие дополнительных приспособлений или оборудования.

Все виды действуют по одному принципу — поток ветра раскручивает подвижную часть, которая передает вращение на генератор, вследствие чего в системе образуется электроток. Он заряжает аккумуляторы, от которых питаются инверторы, преобразующие полученный ток в стандартное напряжение и частоту, подходящие для приборов потребления.

Для обеспечения большого числа потребителей отдельные ветрогенераторы соединяются в систему, образуя станции — ВЭС.

Преимущества и недостатки ветряных электростанций

К преимуществам ВЭС можно отнести:

  • независимость от ископаемых ресурсов;
  • используется абсолютно бесплатный источник энергии;
  • экологическая чистота методики — никакого вреда окружающей природе не наносится.

При этом, есть и недостатки:

  • неравномерность ветра создает определенные трудности в выработке энергии и вынуждает использовать большое число; аккумуляторных батарей;
  • ветряки издают шум при работе;
  • КПД ветряных электростанций низок, увеличить его очень сложно;
  • стоимость оборудования и, соответственно, электроэнергии, намного выше, чем цена сетевого электричества;
  • окупаемость оборудования с ростом его мощности значительно снижается. Наиболее производительные станции полностью не окупаются.

Использование небольших станций способно обеспечить энергией ограниченное количество потребителей, поэтому для крупных населенных пунктов или регионов требуются большие устройства.

При этом, ветряки большой мощности нуждаются в соответствующих потоках ветра и равномерности его движения, что для условий нашей страны не характерно.

В этом кроется основная причина низкого распространения ветряков по сравнению с европейскими странами.

Экономическое обоснование строительства ВЭС

С точки зрения экономики, строительство ВЭС имеет смысл только при отсутствии других способов энергообеспечения. Оборудование стоит очень дорого, обслуживание и ремонт требуют постоянных расходов, а срок службы ограничен 20 годами, и это в условиях Европы. Для России этот срок можно снизить не менее, чем на треть. Поэтому использование ВЭС экономически малоэффективно.

С другой стороны, при полном отсутствии альтернативных вариантов или при наличии оптимальных условий, обеспечивающих качественную и равномерную работу ветряков, использование ВЭС становится вполне приемлемым способом энергообеспечения.

Важно! Речь идет именно о крупных станциях, снабжающих целые регионы. Ситуация с бытовыми или частными станциями выглядит более привлекательно.

Мощности промышленных станций

Промышленные ВЭС имеют весьма высокую мощность, способную обеспечивать крупные населенные пункты или регионы. Например, ВЭС «Ганьсу» в Китае имеет 7965 мВт, «Энеркон Е-126» выдает 7,58 мВт, и это еще не предел.

Следует сразу же оговориться, что речь идет о лидерах в ветроэнергетике, другие модели вырабатывают намного меньше энергии. Тем не менее, объединенные в крупные станции, ветряки способны на производство вполне достаточного количества электроэнергии. Объединенные комплексы вырабатывают суммарную мощность в 400-500 мВт, что вполне может сравниться с производительностью ГЭС.

Мелкие станции имеют более скромные показатели и могут рассматриваться только как точечные источники, питающие ограниченное число потребителей.

Ведущие мировые производители

В число наиболее известных производителей ветрогенераторов и оборудования для ветроэнергетической отрасли входят компании:

  • Vestas,
  • Nordex,
  • Superwind,
  • Panasonic,
  • Ecotecnia,
  • Vergnet.

Российские производители пока не готовы конкурировать с этими фирмами, так как вопрос о создании качественных и производительных ветрогенераторов в России до сих пор не ставился достаточно плотно.

География применения

Наибольшее распространение ветроэнергетика получила на западном побережье Атлантики, в частности, в Германии. Там имеются наилучшие условия — ровные и сильные ветра, оптимальные климатические показатели.

Но основной причиной широкого распространения ВЭС именно в этом регионе стало отсутствие возможностей для строительства гидроэлектростанций, вынудившее правительства стран этого региона использовать доступные методы получения электроэнергии.

При этом, имеются установки и в балтийском регионе, в Дании, Голландии.

Россия пока отстает в этом вопросе, за прошедшее десятилетие в эксплуатацию сдан едва ли десяток ВЭС. Причина такого отставания кроется в большом развитии гидроэнергетики и отсутствии должных условий для эксплуатации промышленных ветроэнергетических станций. Тем не менее, отмечается рост производства небольших установок, способных обеспечивать энергией отдельные усадьбы.

Факты и заблуждения

Малое распространение ветроэнергетических установок и отсутствие опыта общения с ними породили массу заблуждений относительно свойств и воздействия ВЭС на организм человека.

Так, широко распространено мнение о необычайно высоком уровне шума, производимого работающим ветрогенератором. Действительно, определенный шум имеется, но его уровень гораздо ниже, чем принято считать.

Так, шум от промышленных моделей на расстоянии 200-300 м воспринимается на слух так же, как звук от работающего бытового холодильника.

Другая проблема, которую необоснованно раздувают несведущие люди — создание непреодолимых помех радио и телевизионным сигналам. Этот вопрос был решен раньше, чем о нем узнали пользователи — каждый мощный промышленный ветряк снабжен качественным фильтром радиопомех, способным полностью исключить влияние устройства на эфир.

Люди, живущие поблизости от турбин, будут постоянно находиться в зоне мерцания тени. Это термин, обозначающий некомфортное ощущение от мигающих световых проявлений. Вращающиеся лопасти создают такой эффект, но его значение сильно преувеличено. Даже самые чувствительные люди всегда могут попросту отвернуться от турбины, если случилось оказаться поблизости от нее.

Существуют и другие, надуманные и вполне реально существующие факты, касающиеся работы ВЭС, их воздействия на организм человека и окружающую природу.

Част из них является обычными слухами, другая часть настолько преувеличена, что не заслуживает даже обсуждения.

Ветроэнергетика — полноценная отрасль, способная решать вопросы энергообеспечения как в солидных масштабах, так и в пределах маленького дачного домика.

Частные ветряные электростанции

Для России наиболее актуальным вопросом является распространение именно небольших станций, обеспечивающих один дом или усадьбу. Строительство крупных ВЭС в климатических условиях нашей страны нецелесообразно и нерентабельно. Самая большая ценность ветрогенераторов кроется в создании возможности обеспечить энергией отсталые или отдаленные населенные пункты, где нет сетевого подключения.

Для таких районов применение небольших частных станций является оптимальным способом решения вопроса, так как работа ветряка не требует обеспечения топливом, устройство несложно и свободно поддается ремонту.

Обеспечить такие регионы дополнительным оборудованием намного проще и дешевле, чем выделять большие средства на проведение линии электропередач, особенно, если речь идет о гористой местности.

Небольшие ветряки способны вырабатывать достаточное количество энергии, не нуждаясь в расходах на содержание или топливо, что делает их весьма перспективными и привлекательными вариантами решения проблемы.

Обзор цен на популярные модели

Стоимость ветрогенераторов высока. Этот момент является самым труднопреодолимым для распространения ветроэнергетических технологий. Многие владельцы домов с удовольствием установили бы у себя на участке ветряки, но не имеют средств на их приобретение. Установка, способная обеспечить освещение участка, стоит около 100 тыс руб.

Более мощная конструкция, позволяющая снабдить электроэнергией коттедж, обойдется в 250 тыс.

ВЭС, способная обеспечить небольшое фермерское хозяйство, стоит около 500 тыс. руб. И это еще не предел.

При таких ценах ожидать быстрого распространения ветрогенераторов не приходится, поэтому вся надежда на появление отечественных моделей, способных решить вопрос дороговизны оборудования. Как вариант, можно купить относительно недорогую китайскую модель.

Такие устройства не поддаются ремонту, являясь, по сути, одноразовыми, но их цена намного ниже, чем стоимость аналогичных по мощности западных образцов.

Как сделать ветряную электростанцию?

Дороговизна промышленных моделей вынуждает людей, способных пользоваться инструментами и обладающих определенными познаниями, создавать самодельные ветряки. Расходы на такое устройство несравнимы с тратами на заводские модели, а эффект, полученный от самоделок, зачастую превосходит показатели прославленных зарубежных изделий.

Для изготовления станции понадобится:

  • комплект оборудования — контроллер заряда, инвертор, аккумулятор;
  • генератор, способный работать на низких скоростях. Чаще всего используется автомобильный или тракторный генераторы, прошедшие некоторую модернизацию;
  • ветряк — вращающийся ротор, установленный на мачте или основании нужных размеров.

Оборудование для станции может быть собрано самостоятельно или приобретено в готовом виде. Изготовление генератора из готового устройства занимает один день (если иметь представление о том, что надо делать). Ветряк делается из подручных материалов — металлических бочек, листового металла и т.п.

Все элементы конструкции собираются воедино, система запускается, производится оценка ее характеристик и, если надо, вносятся необходимые изменения. Ветряк, собранный своими руками, ремонтируется совершенно без проблем, так как вся его конструкция известна мастеру, что называется, до последнего винтика.

Эксплуатация ВЭС не требует особых расходов, все вложения делаются единовременно. Срок службы системы рассчитывается на 20 лет, но при изготовлении своими руками он практически не ограничен, поскольку в любое время возможна модернизация или ремонт конструкции.

Что такое ветрогенератор

Ветрогенераторы: принцип работы и разделение видов, преимущества и недостатки использования

Пост опубликован: 8 июня, 2017

В этой статье мы постараемся дать ответ на вопрос читателям портала alter220.ru- что же такое ветрогенератор,  в чем заключается его работа и отличия.

Ветрогенератор – это техническое устройство, посредством которого кинетическая энергия ветра преобразуется в электрическую энергию, для использования потребителями.

Принцип действия

В соответствии с нижеприведенной схемой, принцип работы ветрового генератора можно описать следующим образом:

  • под воздействием воздушных потоков (№1 на схеме), ротор «А» и лопасти «В», закрепленные на нем, приводятся во вращательное движение;
  • вращательное движение (№2 на схеме) ротора «А» передается на ведущую ось «С» и редуктор «D» (коробка передач);
  • с редуктора «D», вращательное движение передается на электрический генератор «G», в обмотках которого, вырабатывается электрический ток.

Виды устройств

Ветрогенераторы различаются по конструкции, способу установки и монтажа, и у каждого вида есть свои достоинства и недостатки, они бывают:

С горизонтальной осью вращения

Ось ротора и ведущая ось расположены параллельно поверхности земли.

Бывают однолопастные (№1), двухлопастные (№2), трехлопастные (№3) и многолопастные (№4), с количеством до 50 штук.

Достоинства данного вида:

Недостатки:

  • Необходимость в ориентации по направлению воздушных потоков;
  • Необходимость монтажа высокой конструкции для установки устройства, причем, чем выше мощность агрегата, тем выше должна быть конструкция (мачта);
  • Необходимость устройства фундамента для монтажа мачты, что приводит к удорожанию монтажных работ;
  • Высокий уровень шума в процессе эксплуатации;
  • Потенциальная опасность для птиц и иных летающих организмов.

С вертикальной осью вращения

Ось вращения расположена вертикально по отношению к поверхности земли.

Данный вид устройств можно разбить на несколько групп, это:

Данная конструкция состоит из нескольких полуцилиндров. При этом ось постоянно вращается, вне зависимости от потоков ветра и их интенсивности.

Достоинства конструкции:

  • Высокая технологичность конструкции;
  • Значительный пусковой крутящий момент;
  • Способность работать при малых воздушных потоках.

Недостатки:

  • Низкая эффективность работы лопастей;
  • Значительная потребность в материалах при изготовлении.

С ротором Дарье

В данной конструкции, на оси вращения закреплены несколько лопастей, представляющих из себя плоскую полосу. На схеме приведены следующие виды данного типа устройств:

1 – классический вариант ротора Дарье.

2 – ротор Дарье тина Н (ортогональным ротором).

3 – винтообразный ротор Дарье (с гелиокоидным ротором).

Достоинства конструкции:

  • Нет необходимости в ориентации на воздушные потоки;
  • Простота изготовления лопастей;
  • Простота и удобный способ обслуживания.

Недостатки:

  • Низкий КПД установок;
  • Непродолжительные межремонтные циклы опорных узлов и элементов конструкции;
  • Имеют слабую способность к самозапуску, при наличии двух лопастей, при равномерных потоках ветра.

С геликоидный ротором

Является модификацией устройств с ротором Дарье. На выше приведенной схеме — №3.

Достоинства конструкции:

  • Более продолжительные сроки эксплуатации, в сравнении с классическим вариантом ротора Дарье;
  • Менее значительная нагрузка на опорные узлы и механизмы.

Недостатки:

  • Более высокая стоимость в сравнении с классическим вариантом;
  • Более трудоемкий и сложный процесс изготовления лопастей.

С многолопастным ротором

Является модификацией устройств с ротором Савоуниса. В данной конструкции присутствуют два ряда лопастей. Первый ряд — неподвижный, он захватывает воздушный поток и сжимает его, в связи с чем скорость воздушного потока увеличивается. После этого поток воздуха поступает на второй ряд, работающий по принципу ротора Савоуниса.

Достоинства конструкции:

  • Высокая эффективность в работе;
  • Способность работать при малых потоках ветра.

Недостатки:

С ортогональным ротором

Данная конструкция является основой выше приведенных — ось вращения располагается вертикально, к ней прикреплены несколько лопастей, расположенных параллельно оси и удаленных от нее на определенное расстояние.

На выше приведенной схеме это №2 – ротор Дарье тина Н.

Достоинствами конструкции:

  • Отсутствие механизмов ориентации по ветровым потокам;
  • Простота в эксплуатации и обслуживании.

Недостатки:

  • Непродолжительные межремонтные циклы опорных узлов и элементов конструкции.

Работающие на водяных каплях

Эта конструкция еще промышленно не производится. В ее состав входит металлическая рама, внутри контура которой, горизонтально размещены изолированные трубки. В каждой трубке имеются специальные сопла и электроды. Принцип действия основан на генерировании и накоплении энергии с помощью капель воды, которые выходят из специальных сопел.

Капли воды положительно заряжены, и под воздействием ветровых потоков они сносятся к положительно заряженным электродам. Это приводит к увеличению потенциальной энергии положительно заряженной капли. Электроэнергия получается, когда капли воды попадают на положительно заряженный электрод.

Ветрогенератор – парус

Генератор данного типа внешне напоминает спутниковую антенну. Для монтажаиспользуется мачта, как и в случае с ветряками, имеющими горизонтальную ось вращения. А также эти конструкции похожи и по ориентации в воздушных потоках – используется хвостовик, благодаря чему «тарелка», постоянно находится в плоскости перпендикулярной направлению ветра.

«Парус» закреплен и растянут на круглой раме и под воздействием ветра совершает колебательные движения.

Эти движения, посредством системы тяг, передаются на поршни гидравлической системы, в которой механическая энергия колебаний преобразуется в давление жидкости.

Гидравлическое давление жидкости преобразуется во вращательное движение привода, к которому подсоединен электрический генератор, вырабатывающий электрически ток.

Достоинствами конструкции являются:

  • Способность работать при малой скорости ветра;
  • Малый вес конструкции;
  • Ремонтопригодность и простота обслуживания;
  • Экологическая безопасность устройств;
  • Простота монтажа

Недостатки:

  • При использовании на территориях, где сильные ветра, основные преимущества пред прочими конструкциями, теряют свою актуальность.

Как выбрать ветровой генератор

Для того чтобы выбрать ветрогенератор необходимо:

  1. Рассчитать установленную мощность электрических приборов, которые планируетсяподключить к данному источнику энергии.
  2. Исходя из полученных значений мощности и среднегодовой скорости ветра, в регионе установки агрегата, определяется мощность генератора. Мощность следует взять с учетом коэффициента запаса, в расчете на рост нагрузок и дабы не перегружать устройство, во время пиковых нагрузок.
  3. Следует учитывать особенности климата в месте монтажа устройства, т. к. осадки негативно влияют на производительность генератора. Учесть климатические особенности места проживания.
  4. Определить КПД установки – это один из важнейших показателей.
  5. Узнать показатели работы генератора в отношении шума, производимого в процессе работы.
  6. Провести сравнительный анализ различных типов генераторов по всем характеристикам и параметрам.
  7. Ознакомиться с отзывами пользователей подобных установок.
  8. Сделать анализ отечественных и зарубежных производителей, изучить отзывы об этих предприятиях.

Популярные модели и марки

В настоящее время ветровые генераторы выпускают как отечественные производители, так и зарубежные.

Среди отечественных моделей наибольшим спросом пользуются:

  • EnergyWind, с горизонтальной осью вращения, мощность от 1,0 до 10,0 кВт.

Среди зарубежных моделей, широко распространены ветровые генераторы:

  • Zonhan Windpower Co, Ltd (Китай), с горизонтальной осью вращения, мощностью от 0,3 до 5,0 кВт;
  • Bekar Europe GmbH (Германия), с вертикальной осью вращения, мощностью от 0,5 до 60,0 кВт.

Средние цены

Стоимость ветряных генераторов зависит от конструкции, мощности, страны и фирмы производителя.

Стоимость рассмотренных выше моделей составляет:

  • EnergyWind, в зависимости от мощности (от 1,0 до 10,0 кВт), составляет от 68000,00 до 650000,00 рублей, соответственно.
  • Exmork от копании Zonhan Windpower Co, Ltd (Китай), в зависимости от мощности (от 0,3 до 5,0 кВт), составляет от 30000,00 до 260000,00 рублей, соответственно.
  • Bekar, в зависимости от мощности (от 0,5 до 60,0 кВт), составляет от 43000,00 рублей.

Плюсы и минусы

К достоинствам использования энергии ветра, а соответственно и ветровых генераторов,относятся следующие:

  • Энергия ветра – это возобновляемая энергия, обладающая неисчерпаемостью ресурсов;
  • Экологичность энергетического ресурса и процесса производства электрической энергии;
  • Способность быстрого выполнения монтажа установок и обеспечения потребителей электрической энергией;

К недостаткам можно отнести следующие:

  • КПД установок зависит от времени года, погодных условий и региона монтажа агрегата;
  • Высокий уровень шума при работе агрегатов;
  • Опасность для пернатых обитателей региона, где установлен ветровой генератор;
  • При промышленном производстве электрической энергии, при использовании ветровых генераторов, требуются значительные площади земли.

Развитие ветроэнергетики

В связи с возрастающей потребностью в энергоресурсах, а также с уменьшением запасов обычных энергоносителей, развитие зеленой энергетики, становится все более актуальным.

Ученые и инженеры разных стран разрабатывают новые модели ветроустановок, с цельюувеличения доли положительных свойств агрегатов и минимизирования отрицательных.

Такими примерами могут служить плавающие и парящие ветрогенераторы. Плавающие устанавливаются далеко от берега и занимают земельные участки, их работа является наиболее эффективной благодаря постоянству морских ветров. Эффективны и парящие генераторы, т. к., чем выше он поднят над поверхностью земли, тем больше скорость ветра.

Доля электрической энергии, производимой ветряными электростанциями, постоянно растет. Это происходит как в нашей стране, а так и во всех, технически развитых странах.

В России, в перспективе, планируется что доля вырабатываемой электрической энергии ветровыми электростанциями, составит около 30%, от всего производства электроэнергии в стране.

Вероятно, Вам также понравятся следующие материалы:Рубрика «Энергия ветра»

Спасибо, что дочитали до конца! Не забывайте подписываться на канал, Если статья Вам понравилась!

Делитесь с друзьями, оставляйте ваши комментарии

Добавляйтесь в нашу группу в ВК:        

ALTER220 Портал о альтернативную энергию

и предлагайте темы для обсуждений, вместе будет интереснее!!!

О цветах и даче
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: