Высота ветряной электростанции. Электростанции ветряные: планирование и типы ветряных электростанций

Сокращение объёма доступных полезных ископаемых заставляет человечество искать возобновляемые источники энергии. Один из них - это ветер. Его механическая сила оказалась достаточной для того, чтобы приводить в движение машинные генераторы энергии. На этой основе созданы и функционируют ветряные электростанции.

Конструкция сооружения

Конструкция включает в себя несколько приводимых движением воздушных потоков генераторов, каждый из которых состоит из крыльчатки с большими лопастями, редуктора и электрической машины. Вся энергия передаётся по предназначенным для этого кабелям. Ветряки ставятся на очень высокие мачты для большей эффективности. Место их расположения всегда определяется на основании точных расчётов . Учитывается рельеф, сила и преобладающее направление ветра, после чего решается вопрос об окупаемости установки.

Решения для дома

Сегодня существуют ветро-генераторы и электростанции, рассчитанные для индивидуального пользования. Они обеспечивают экологически чистое питание вдали от централизированных источников. Более мощные устройства подойдут для электрификации больших зданий либо энергоснабжения отопительных систем.

Правильный выбор определяется сразу несколькими критериями:

• Нагрузка на электросеть в моменты наибольшего потребления.
• Направление и скорость ветра.
• Более высокая мачта повышает частоту вращения лопастей.

Достоинства и недостатки

Одно из преимуществ - это безопасность для окружающей среды. Такой вид энергии является экологически чистым и поистине неисчерпаемым. Её выработка совершенно не причиняет вреда окружающей среде. Ветровые электростанции для дома отличаются простой конструкцией , потому их можно собрать своими руками. Они также обеспечивают стабильную выработку энергии, которая может накапливаться в аккумуляторных батареях и преобразовываться в 220 вольт.

Но также есть и недостатки - это привязанность к погодным условиям. В отличие от солнца, ветер дует непостоянно. Большие ветряные мельницы для электричества издают шум во время работы. Они также причиняют помехи телерадиооборудованию и летящим птицам.

Выбор подходящего устройства

Следует ориентироваться на потребление энергии всеми приборами, а также максимальную допустимую силу и скорость ветра. Например, ветряная установка при мощности - от 400 до 6400 ватт сможет обеспечить питание небольшого домика либо магазина или подобного сооружения вдали от основных источников.

Ещё одна особенность фабричных ветряков для выработки электроэнергии - очень высокая стоимость, от полмиллиона рублей до трёх.

Есть также альтернативные устройства, лишённые некоторых недостатков. Например, вертикальные ветряные электростанции для дома отличаются высокой эффективностью и простотой монтажа. Другие преимущества заключаются в устойчивости к сильным порывам ветра и безразличности к его направлению, а также в защищённости от разрядов молний. Такие конструкции не портят ландшафт и не препятствуют перемещению птиц.

Ещё одно интересное и высокоперспективное решение - парусный генератор. Его главное преимущество - способность работать даже при слабом ветре. Именно благодаря парусу такая электростанция быстро и точно подстраивается под источник энергии, обеспечивая более устойчивую её генерацию. Она также отличается бесшумной и стабильной работой .

Его можно сделать, если имеются необходимые материалы и навыки. Для изготовления простого вертикального генератора понадобятся:

1. Для крыльчатки - фанера, кровельное железо или листовой пластик небольшой толщины.
2. Для крестовины сгодятся стальные полосы либо дерево.
3. Ось можно сделать из железной трубы подходящего диаметра и длины.

Вначале следует приварить металлическую крестовину крыльчатки к верхнему концу оси. Деревянную можно приклеить или прикрепить штифтами. Для изготовления лопастей также потребуются «щёки» полукруглой формы, которые можно смастерить из тонкой фанеры, пластика или лёгкого металла. На них надо надеть сделанные ранее пластины, а места стыков следует промазать масляной краской.

Станина изготавливается из прикреплённых к жёсткому основанию металлических или деревянных уголков, к которым крепятся шарикоподшипники. Конструкцию следует собирать тщательно, чтобы избежать перекосов. К нижнему концу оси прикрепляется шкив, через который вращение передаётся самому генератору. Его роль может сыграть, например, асинхронный двигатель с неодимовыми магнитами, встроенными в ротор. Такой ветряк будет обеспечивать выработку мощности - до 800 ватт при скорости ветра - около 9−10 метров в секунду.

В тех случаях, когда необходимо обеспечить ветряной энергией целую семью, следует объединять несколько генераторов в одну систему, которую также нужно оснастить резервным источником.

Рост цен на электроэнергию вынуждает многих пользователей задуматься – как можно сэкономить , и есть ли разумная альтернатива потреблению энергии из общей сети? Для многих выходом из положения становится покупка или строительство собственными руками ветряка для дома. Тем более, что современные ветрогенераторы являются не только эффективным методом обеспечения электроэнергией удаленных от центральных сетей населенных пунктов, но и способом существенно снизить затраты на коммунальные услуги и сделать свое домохозяйство более энергонезависимым.

Давайте рассмотрим, какой именно ветрогенератор лучше подобрать для дома, на какой объем энергии мы можем рассчитывать и что нужно знать для его установки.

Разновидности ветряков

Ветрогенераторы (еще их называют ветрогенераторными установками, ветровыми электрогенераторами, ветростанциями, просто ВЭУ, ветряными станциями и т.п.) - это, по своей сути, ветровые электростанции (ВЭС). Так называют ветровую электроустановку, оборудование и сооружения которой функционально связаны между собой и образуют единый комплекс, который производит электроэнергию из кинетической энергии подвижных воздушных масс. Проще говоря, это системы, которые позволяют использовать ветер в качестве источника возобновляемой энергии.

Необходимо помнить, что разреженность воздуха также влияет на работу ветроустановки, однако при действии постоянных ветров, например, на морском побережье, этот недостаток не является существенным. Важно иметь ввиду, что работа домашних ветряков влияет на телевизионную сеть и может вызывать помехи для приемной антенны.

Устройство ветряка и состав оборудования ветровой электростанции, изображение ataba.com.ua

Если в районе расположения ВЭС преобладают слабые ветра, оптимальным решением станет объединение нескольких установок в сеть с общим аккумуляторным узлом. В противном случае, необходимо настроить работу ветряков так, чтобы каждое отдельное устройство обслуживало свою «долю» нагрузки, а для экономии электроэнергии, следует распределить потребителей в доме: разной группе бытовых приборов должна соответствовать определенная силовая линия.

Как подсказывает опыт многих европейских стран, для многоквартирных домов целесообразнее установить несколько ветряков (пример ) небольшой производительности, которые будут генерировать электроэнергию и сохранять ее в общий аккумулятор, чем приобретать одну крупногабаритную ветроустановку.

Как подсчитать мощность ветрогератора для дома

Для ориентировочного расчета мощности домашней ВЭС нужно вычислить среднемесячное потребление электроэнергии, учитывая перечень всех используемых бытовых электроприборов, их мощность и время работы (таблица, которая показывает среднее потребление бытовой техники, находится ). Стоить отметить, что чаще всего в магазинах продаются ветровые электростанции для частного пользования мощностью от 2 до 10 кВт.

На многих информационных ресурсах указывается, что для полноценного обеспечения бытовых нужд семье из 3 - 4-х человек потребуется мощность ветрогенератора не менее чем 10 кВт. Однако в каждом конкретном случае, нужно исходить из определенных энергопотребностей, которые могут быть достаточно индивидуальным показателем.

Одним из дополнительных положительных моментов использования ветряков в домашних условиях является также возможность продажи избытков электроэнергии государству. О том, как поставлять «лишнее» электричество в центральную электросеть и подробную информацию об актуальных на сегодня «зеленых» тарифах можно найти в .

Не стоит забывать о безопасности: удары молний, результатом попадания которых может стать возгорание ветряка, обледенение лопастей, недостаточная прочность несущих конструкций или фундамента ветроустановки – могут нанести ущерб не только самому устройству, но и причинить вред здоровью человека. Поэтому, не лишним будет позаботиться об оснащении генератора различными защитными системами.

В конечном счете, при выборе типа ветрогенератора, поисках проверенного производителя, расчетах его мощности и решении других вопросов, может возникнуть множество «подводных камней», ответы на которые в полном объеме ни одна статья дать не сможет. К счастью, уже сегодня современные технологии позволяют установить ветряк где угодно, причем специальными техническими знаниями для этого обладать вовсе не обязательно, а эффективность и экологичность такого источника чистой энергии уже не вызывает сомнений. В любом случае, консультация с опытным специалистом станет мудрым решением.

Смотрите еще интересные материалы:

Новости партнеров:

Please enable JavaScript to view the

Комфорт жилого дома или дачи зависит от электричества. Однако в строящихся домах, дачных поселках говорить о бесперебойной подаче энергии не приходится. Но сегодня автономные электрогенераторы позволяют проложить в доме сеть независимую от местных энергетических линий.

Ветряные генераторы, в отличие от своих бензиновых и дизельных аналогов, только набирают популярность. Стоимость таких электростанций в несколько раз выше, чем привычных автономных источников энергии. Но, в отличие от них, ветряк использует бесплатную энергию ветра и самоокупается через 5–6 лет эксплуатации.

Ветряной электрогенератор – это устройство, преобразующее кинетическую энергию воздушных потоков (ветров), в механическую (с помощью ротора), а затем в электрическую. Второе название этого механизма "ветряная электрическая установка" (ВЭУ), он используется в коммерческих, бытовых и промышленных целях.

Ветряные генераторы в последнее время набирают популярность

Ветровые электростанции для дома состоят из следующих элементов:

• Основной блок – подвижное ветряное колесо, приводящее в движение всю конструкцию;
• Редуктор, предназначенный для передачи энергии колеса генератору;
• Генератор, который вырабатывает переменный ток;
• Контролер – управляет колесом и преобразуют электричество, поступающее от генератора, в постоянный ток, заряжающий аккумуляторные батареи;
• Инвертор – трансформирует постоянный ток из АКБ в переменный, который используется в домашней электросети;
• Аккумуляторы высокой емкости, как правило, собираются в единый блок и служат для накопления и выравнивания электрической энергии;
• Мачта или ферма-основание – к ним крепится ветровое колесо.

Несмотря на похожее устройство и одинаковый принцип действия, ветряки для дома отличаются по нескольким параметрам. К примеру, по материалу, из которого изготовлены лопасти колеса, их количеству, направлению оси движения и шаг винта.

Различают ветряки с одной, двумя и тремя лопастями или совсем без них. Причем последние установки становятся все более востребованными. Роль ветряного колеса в них выполняет "парус" – конструкция в виде тарелки. Она приводит в действие поршни гидросистемы, которая вырабатывает энергию. Производители сознательно усложнили устройство ВЭУ, т. к. это позволило увеличить её КПД. Мощность лопастного ветрогенератора определяется просто – чем меньше лопастей, тем больше энергии он вырабатывает.

Какие ветряные электрические генераторы бывают?

Выбирая ветрогенератор для дома, обращают внимание на такие его конструктивные особенности, как направление оси относительно земной поверхности. Различают ветровые генераторы для дома с вертикальной и горизонтальной осью вращения.

ВЭУ с горизонтальной осью вращения ветряного колеса отличается высоким КПД, но не обошлось без недостатков. Эффективность таких электрогенераторов напрямую зависит от силы ветра. Поэтому такую установку целесообразно использовать на открытых участках. В местах, где ветряное колесо генератора заслонено от ветра зданиями, деревьями или складками местности лучше подобрать устройство другого типа.

Устройство генераторов с вертикальной осью вращения отличается между собой, что привело к появлению подкатегорий:

1. 1. Генератор Савониуса. Его "парус" состоит из половинок пустых цилиндров, установленных на вертикальную ось. Основное достоинство – вращение в независимости от направления и силы воздушного потока. Недостаток – низкий КПД, энергия ветра используется всего на 1/3.
2. 2. Генератор с ротором Дарье. Лопасти изготовлены в виде плоских пластин. Как и предыдущая модель, отличается невысоким КПД, простой конструкцией, но запускать его придется вручную.
3. 3. Генератор с геликоидным ротором (с закрученными лопастями). Устройство долговечное, обладающие высоким коэффициентом полезного действия, но дорогое. Высокая цена – основной недостаток устройства.

Самым эффективным в этой группе считается ветряной генератор со многими лопастями (с ротором Дарье).

На первый взгляд, использование ВЭУ для снабжения частного дома электричеством не имеет недостатков. К сожалению, это не так. При работе установка издает громкие звуки, вызывающие дискомфорт у жильцов дома и соседей. В Европе допустимый уровень шума ветряных генераторов закреплен законодательством. Кроме того, европейцы останавливают работу ВЭУ во время сезонного перелета птиц (еще одно требование закона).

В России ветрогенераторы пока встречаются редко и их эксплуатация не ограничивается нормативно-правовыми актами. Правда, учитывая мнение соседей и комфорт близких, владельцы ВЭУ устанавливают их вдали от жилых домов. Однако большинство ограничений касаются устаревших моделей. Современный ветрогенератор для частного дома работает практически бесшумно.

Главный минус ветряных установок - сильный шум при работе

Недостатки с лихвой перекрывают достоинства ветряных электрических установок. Для функционирования ВЭУ не требуется никакого топлива, а энергия ветра будет на планете до тех пор, пока есть атмосфера и светит солнце. Конечно, начать пользоваться бензиновым или дизельным генератором проще, чем ВЭУ. Но ветряк не придется регулярно подпитывать топливом.

Есть одно обстоятельство, накладывающее ограничение на использование ветрогенератора в качестве основного источника электроэнергии. Во многих регионах РФ гарантировать постоянное движение воздушных масс (ветров) невозможно. Поэтому ВЭУ, как правило, вступает в качестве дополнительного источника энергии.

Как оказалось, под общим названием "ветряные электрические генераторы" скрывается немало устройств. Они отличаются по конструкции, цене, внешнему виду.

При выборе ветряка учитываются климатические условия региона. Изучите техническую документацию на заинтересовавшую вас ВЭУ – она определяет её назначение и расчетную мощность. Выходная мощность прибора зависит от инвертора (преобразователя). Отправная точка расчетов – количество домашних бытовых приборов, одновременно подключенных к генератору. Для простоты вычислений можно счета на электроэнергию и вывести средний коэффициент.

Скорость ветра 5 м в секунду оптимальна для большинства ветрогенераторов

Существуют общепринятые усредненные параметры мощности генератора при силе ветра в 5 м/сек для дач и небольших домов:

• При мощности в 150-200 Вт ВЭУ обеспечит освещение, функционирование радиоприемника и телевизора. Для работы холодильника потребуется устройство мощностью не менее 1 кВт;
• Ветрогенератор мощностью от 1 до 5 кВт выбирают если необходимо обеспечить полноценное электроснабжение дома;
• Приборы, выходная мощность которых составляет не менее 20 кВт, используются для снабжения энергией бытовых приборов и систем отопления.

Следующий параметр – это емкость АКБ и скорость их заряда, которая зависит от мощности ветряка. Заряжать аккумуляторы можно быстрее, если подключить к установке несколько генераторов. А вот увеличивать количество самих батарей не стоит – много аккумуляторов ВЭУ не успеет зарядить, а частичная зарядка быстро выведет их из строя.

Планируя покупку ветрогенератора, посетите ближайшую метеорологическую станцию – вам понадобятся информация о средней скорости движения воздушных потоков. За отчетный период берется один год. Для большинства ВЭУ оптимальная скорость ветра – 5 м/сек.

Конструктивно различаются генераторы по наличию и отсутствию редуктора. Первые из них отличаются простотой устройства и монтажа. Ветряки с редуктором установить сложнее, но при этом они обладают большой мощностью и считаются более надежными.

Неисчерпаемая энергия, которую несут с собой воздушные массы, всегда привлекала внимание людей. Наши прадеды научились запрягать ветер в паруса и колеса ветряных мельниц, после чего он два столетия бесцельно носился по необозримым просторам Земли.

Сегодня для него вновь нашлась полезная работа. Ветрогенератор для частного дома из разряда технических новинок становится реальным фактором нашего быта.

На сегодняшний день, цены на электроэнергию выросли в несколько раз. Ветряная электростанция для дома является примером альтернативной энергетики. Это оптимальное решение для объекта, на котором отсутствует централизованная подача электроэнергии, а провести линии электропередач к дому слишком дорого.

Станция повышенной мощности позволяет полностью удовлетворить все энергетические потребности. Установка данного устройства, в зависимости от мощности, позволяет значительно сэкономить расходы покупаемой электроэнергии - или полностью позволяет перейти на свою собственную, производимую ветрогенераторами.

Конечно, цена на такие устройства является немаленькой, но, в свою очередь, если установить даже ветряк небольшой мощности - то можно значительно сэкономить.

Следует изначально проанализировать весь рынок продукции, рассчитать все затраты, а также произвести примерный расчет производимой энергии и того количества денег, которые ветряная установка позволит сэкономить.

Что лучше: сделать ветряк для дома своими руками или купить?

Сейчас существует огромный выбор самых всевозможных производителей ветряных установок: да и самих видов таких ветряков достаточно. Так что же лучше - сделать ветряную установку самому, или воспользоваться уже готовыми заводскими генераторами?

Рассмотрим преимущества заводских ветрогенераторов:

• уже готовые установки: можно даже заказать сам процесс монтажа;
• довольно богатый выбор фирм производителей;
• всевозможные типы генераторов ветра;
• гарантия качества;
• в некоторых случаях возможен выезд ремонтника при поломках.

На сегодняшний день на рынке представлен огромный ассортимент ветряных электростанций. Однако выделяют несколько наиболее популярных вариантов: американская станция «Windtronics» от компании «Honeywell Wind Turbine»; генератор «Eddy».

Теперь преимущества самодельных ветряных устройств:

1. Экономия бюджета.
2. Детали из подручного материала.
3. Конструктор самодельного ветряка будет знать его до последнего болтика.

Но следует отметить, что цены на заводские модели достаточно высоки, хотя качество их производства гораздо выше самодельных установок. К тому же, мощности заводских ветряков бывают самые разнообразные. Для самоделок характерны более частые поломки, меньшая стоимость, богатый выбор подручного материала для изготовления ветряков.

Специалисты не советуют устанавливать чисто ветряную систему, поэтому в большинстве случаев станция состоит из ветрогенератора с солнечными панелями, инвертора и контроллера заряда, а также аккумулятора.

Мачта для ветрогенератора — важнейшие нюансы при установке

При выборе типа мачты, следует ориентироваться на то, какой ветрогенератор будет установлен. Для каждого типа ветрогенератора характерна своя конструкция мачты. При этом также следует учитывать ландшафт местностей, где будет происходить монтирование ветряных генераторов, предусмотреть последующие ремонтные операции.

Мачта для ветрогенератора — важный элемент конструкции

Следует учитывать, что важным фактором для установки мачты является минимальная высота. Специалисты рекомендуют производить монтирование на высоте не менее десяти метров от крыш домов, деревьев - это оптимальная высота, на которой наблюдается ветер достаточной силы.

Бывает несколько типов мачт для ветрогенераторов:

• растяжные;
• конические;
• сварные;
• гидравлические.

Для вертикальных ветряных установок не требуются большие и длинные основы: для таких генераторов будет достаточно легкой и разборной металлоконструкции, высота которой не превышает шести метров.

Мачта для вертикального ветрогенератора представляет собой легкую разборную металлическую конструкцию высотой 3,5-6 м, которая может быть установлена на крыше любого здания.

Преимущества использования ветрогенератора

Основным преимущество ветрогенератора, как источника энергии, является бесплатное электричество (если не брать во внимание изначальные инвестиции). Заплатив однажды определенную сумму денег - решаете для себя проблему энергонезависимости на десятки лет.

Сами по себе установки ветрогенераторов надежны, экологически безопасны и практически не производят шума. Кроме того, в большинстве случаев, ветрогенератор позволяет получать дармовую энергию именно тогда, когда в ней есть повышенная потребность: а именно, в холодное время года. В конце осени и в начале зимы, наступают холода и расходуется электроэнергия на обогрев дома - и в это же время наиболее сильны ветра, поэтому ветрогенератор работает с полной отдачей.

Важно то, что ветрогенератор хорошо, в техническом смысле, сочетается с другими источниками энергии и может работают в паре с дизельными генераторами, солнечными батареями или другими источниками энергии: создавая единый замкнутый цикл.

В СНГ существует вторичный рынок генераторов: и есть возможность недорого приобрести ветряк, бывший в употреблении.

Энергия ветра - это экологически чистая, неисчерпаемая энергия. Для преобразования энергии ветра в электрическую энергию служат ветряные электростанции (мельницы, ветрогенераторы).

Ветряные мельницы используемые для выработки электрической энергии бывают разных размеров. Большие ветрогенераторы, которые обычно используются на ветряных фермах (электростанциях), могут вырабатывать большое количество электричества - сотни мегаватт, которым можно обеспечивать сотни домов. Небольшие ветряки, которые вырабатывают не больше 100 кВт электроэнергии, используются в частных домах, фермах, подсобных хозяйствах и т.п., служат источником дополнительной электроэнергии, способствуют уменьшению оплаты за основной источник электроэнергии.
Очень маленькие ветряки, мощность которых составляет 20-500 Вт, используются для подзарядки аккумуляторов и др. сферах, где не требуется большое количество электроэнергии.

Небольшие ветроэлектростанции будут экономически эффективны, если будут соблюдены следующие условия:

• ветер в вашем месторасположении дует стабильно и много дней в году;
• есть достаточно места для установки ветряка;
• местными властями разрешена установка ветряков;
• ваши затраты на электроэнергию высоки;
• вы не подключены к питающей сети или она находится далеко от вас;
• вы готовы инвестировать деньги в ветрогенератор;
• во избежание проблем с соседями, ветряк должен находится не ближе чем 250-300м к ним.

Требования к ветру

Будет ли ваш ветряк для дома экономически целесообразным - больше всего зависит от качества ветра. В большинстве случаев, среднегодовая скорость ветра в 4.0-4.5 м/с (14.4-16.2 км/ч) является тем минимумом, чтобы ветрогенератор был экономически выгоден. В анализе ветра вам помогут сайты, где представлены карты ветров России и других стран.
Также, вам может помочь местная метеорологическая станция, где вы можете посмотреть архив данных по силе ветра. Но следует обратить внимание на расположение станции, т.к. различные препятствия - деревья, строения, возвышенности могут стать причиной искаженных данных о ветре.

Для более точной оценки ветра в вашей местности вам необходимо приобрести устройства измеряющие скорость ветра. Особенно это актуально, если ваша местность холмистая или имеет необычный ландшафт.

Наиболее важной деталью в приборе для измерения скорости ветра является анемометр. Он состоит из чашечной (или лопастной) вертушки укреплённой на оси, которая соединена с измерительным механизмом. Лопасти анемометра вращаются и вырабатывают сигнал, пропорциональный скорости ветра. При покупке анемометра не будет лишним приобрести устройство, записывающее показания с него, а также трипод, кронштейн и т.п., где он будет монтироваться.

Существуют более дорогие цифровые устройства для измерения скорости ветра. Там также используется анемометр, но данные поступают в компьютер, где они обрабатываются и запоминаются. В последнее время данные устройства становятся все более популярными и дешевыми. Пример данных о скорости ветра, снимаемых и отображаемых в реальном времени вы можете посмотреть на сайте gdeduet.ru

Неважно какой измерительный инструмент вы используете для оценки скорости ветра, но хотя бы минимум один раз в год вы должны сравнивать ваши данные с другими. Также важно измерительно оборудование размещать достаточно высоко, чтобы избежать турбулентности, которая создается деревьями, строениями и другими препятствиями. Наиболее оптимальным размещением измерительного прибора является его размещение на уровне центра ротора ветрогенератора.

Место для размещения ветрогенератора

Большое значение имеет место, где вы собираетесь разместить ваш ветряк. Помните, что не следует его размещать вблизи деревьев, домов и т.п., т.к. вы не получите полной отдачи от ветряка.

Также учитывайте что:

• сила ветра всегда больше на вершине холмов, у береговой линии, в степях, в местах где нет деревьев и строений.
• деревья могут расти, а ветряк - нет.
• необходимо заранее информировать соседей о ваших планах, во избежании проблем с ними в будущем.
• желательно поставить ветряк на достаточном расстоянии от соседей. Обычно достаточно 250-300м.

Не ожидайте, что ваша ветроэлектростанция будет все время вырабатывать достаточное количество электроэнергии. Скорость ветра в одном и том же месте может сильно различаться и как следствие будет и различаться количество вырабатываемой электроэнергии. И если сила ветра будет меняться в пределах 10%, то вырабатываемая электроэнергия будет изменяться в пределах 25%!

Типы ветрогенераторов

Существует 2 основных типа ветрогенераторов: с горизонтальной осью вращения и вертикальной. Горизонтальные ветряки должны быть направлены по ветру. Для этого, в их конструкции предусмотрен так называемый "хвост".
Вертикальные ветрогенераторы работают в любом направлении ветра, но требует больше наземного пространства, т.к. необходимо предусмотреть растяжки для устойчивости ветряка.

Основные компоненты типичной ветряной электростанции показаны на рисунке ниже.

Они включают в себя:

• ротор с лопастями, которые имеют аэродинамическую форму.
• редуктор или коробка передач, которые согласует скорость вращения между ротором и генератором. Маленькие ветряки (до 10 кВт) обычно не имеют редуктора.
• защитный кожух , который защищает от внешних воздействий редуктор, генератор, электронику и другие компоненты ветрогенератора.
• хвост ветряка - необходим для его поворота по ветру.

Для ветрогенераторов с горизонтальной осью вращения необходима мачта (вертикальные ветряки обычно устанавливаются прямо на земле).

Мачты бывают различных видов: на растяжках (которые жестко закреплены), поворотная мачта на растяжках (может подниматься и опускаться для обслуживания и ремонта), свободно-стоящая мачта без растяжек (они тяжелые, но зато занимают не так много места на земле).

Очень важным факторов является высота мачты. Энергия ветра пропорциональна скорости ветра в третей степени (в кубе). Т.о. если скорость ветра удвоилась, то энергия ветра возрастет в 8 раз (2х2х2=8) (Рисунок 6). Скорость ветра увеличивается с высотой, т.е. увеличивая высоту мачты можно сильно увеличить энергоэффективность ветряка.

На всякий случай просмотрите местное законодательство на предмет ограничений на высоту мачты для ветроэлектростанций. Используйте конструкцию мачты, одобренной производителем ветряка, иначе вы можете потерять гарантию на него. Обязательно заземлите мачту и предусмотрите молниеотвод.

Для электробезопасности необходимо использовать разъединители и автоматические выключатели. Они также обеспечат безопасный доступ к ветряку для его обслуживания и модернизации.

Также могут понадобиться другие компоненты ветроэлектростанции. Аккумуляторы - смогут накапливать излишки электроэнергии от ветряка. Но, поскольку аккумуляторы используют постоянный ток, то для преобразования его в переменный необходим инвертор .

Если дом, ферма или хозяйство подключены к общей системе энергообеспечения, то в ветренные дни излишек энергии можно продавать электросетям (неактуально для нашей страны). А когда ветер слабый и электроэнергии ветряка не хватает, то нужно будет покупать электроэнергию от общей электросети.

Стоимость ветрогенератора

Стоимость небольшого ветряка $2000-$8000 за 1 кВт. Однако, это только 12-48% от стоимость всех компонентов ветряной электростанции: инверторы, аккумуляторы, зарядные устройства, АВР и т.п.

Но большой плюс ветрогенератора в том, что однажды купив его, вам больше практически ни за что не прийдется платить, кроме планового техобслуживания.

Производительность ветрогенератора обычно описывается производителем как график зависимости выходной мощности к скорости ветра.

Одной из проблем при выборе и сравнении ветрогенераторов является отсутствие единного стандарта измерения выходной мощности.
Производители сами выбирают при какой скорости ветра указывать выходную мощность. Возьмем к примеру "Wind-o-matic" и "Mighty-wind" - у обоих заявленная мощность 1000 Ватт. Но у "Wind-o-matic" это мощность при скорости ветра 5 м/с, в то время как у "Mighty-wind" это мощность при 10 м/с. Вследствии того, что энергия ветра пропорциональна скорости ветра в кубе, то ветряк выдающий 1 кВт при при 10 м/с, даст только 1/8 от максимальной мощности при 5 м/с. Т.о. при скорости ветра 5 м/с "Wind-o-matic" будет выдавать честные 1000 кВт, в то время как "Mighty-wind" всего 125 Ватт!

Более правильным является сравнение ветрогенераторов по площади и размеру лопастей. Чем больше площадь, тем больше энергии может вырабатывать ветряк. При удвоении площади солнечных батарей - мощность увеличивается вдвое. Также и в ветрогенераторе - при увеличении площади лопастей возрастает выходная мощность.

Если вы не знаете площадь лопастей ветряка, то вы можете сравнивать по диаметру ротора. Незначительное увеличение диаметра ротора ведет к значительному увеличению отдаваемой электроэнергии от ветрогенератора (см. рисунок). Значения указанные на рисунке являются ориентировочными и на них опираться не следует, т.к. генерируемая мощность ветряка зависит от множества других факторов.

Выбор размера ветрогенератора

Для определения подходящего размера ветряка для начала посмотрите сколько электроэнергии вы потребляете в месяц. Затем полученное значение умножьте на 12 месяцев.
Примерное количество электроэнергии вырабатываемое ветряком вы можете получить по формуле:
AEO = 1.64 * D*D * V*V*V
Где: AEO - электроэнергия за год (кВт*ч/год), D - диаметр ротора (в метрах), V - среднегодичная скорость ветра (м/сек)
Т.о. вы можете выбрать оптимальный размер ветрогенератора, вырабатывающий необходимую мощность для вашего дома или хозяйства. И возможно сэкономить на покупке.

Отношения с соседями

Многие люди требуют бережного отношения к окружающим их вещам: ландшафту, виду, исторически местам, тишине, соседям и т.п. Обязательно переговорите с соседями о ваших планах установить ветроэлектростанцию. Также вы должны понимать, что людям свойственен страх перед чем-то новым и неизвестным.

Многие люди думают, что ветряки наносят вред птицам. Но на самом деле раздвижные двери более опасные для птиц, чем небольшие ветряки. Также ветрогенераторы оказывают ничтожное влияние на радио и телевизионное вещание. Лопасти всех современных ветряков сделаны из стекловолокна или дерева. Эти материалы прозрачны для электромагнитных волн.

Шум

Соседи не приемлят шум от ветрогенератора. Прежде чем установить ветроэлектростанцию, ознакомьте ваших соседей с теми шумами, которые она может производить:

• аэродинамические шумы - возникают из-за потоков воздуха производимыми лопастями. Шумы увеличиваются со скоростью вращения ротора. Иногда из-за воздушных турбулентностей, некоторые виды лопастей могут издавать свистящий звук.
• механические шумы - могут возникать в других компонентах ветряка (генератор, редуктор и т.п.)

Сколько шума может производить ветроэлектростанция?

В 250-ти метрах, от типичной ветроэлектростанции уровень звукового давления составляет приблизительно 45 дБ. Небольшие ветряки производят не больше шума, чем кондиционеры.

Лопасти небольшого ветряка вращаются со средней скоростью 175-500 оборотов в минуту, максимум 1150 об/мин. Большие ветряки вращаются с постоянной скоростю 50-15 об/мин

Обслуживание

Ветроэлектростанции требуется постоянное техническое обслуживание - регулярные осмотры, смазка трущихся частей и т.п. Ежегодно проверяйте болтовые соединения и электрические контакты, подтягивайте их, если необходимо. Также проверяйте ваш ветряк на наличие коррозии и натяженность растяжек мачты.

Если лопасти сделаны из дерева, то наносите краску для защиты. На кромки лопастей наклейте прочную ленту для защиты от абразивной пыли и летающих насекомых. Если краска растрескается, а пленка отклеится, то незащищенное дерево быстрее прийдет в негодность. Влажность, проникшая в дерево лопастей, может вызвать дисбаланс ротора. Ежегодно проверяйте лопасти ветряка.

После 10 лет эксплуатации лопасти и подшипники должны быть заменены. При правильной установке и эксплуатации ветроэлектростанция может прослужить 30 и более лет. Правильное обслуживание также минимизирует уровень шума от вашего ветряка.

Безопасность

Все ветрогенераторы имеют максимальную скорость вращения ветра, выше которой они не могут работать. Когда скорость ветра превышает это значение, то в ветрогенераторе должен сработать тормозной механизм не допускающий превышения критического значения.

При использовании ветряка в холодных районах, необходимо позаботиться о проблеме обледенения, а также размещать аккумуляторный блок в изолированном месте.

Установка ветряка на крышу здания не рекомендуется. Но если он маленькой мощности (до 1 кВт), то можно сделать и исключение. Дело в том, что ветрогенератор может давать вибрацию, которая может передаваться на поверхность, на которой он установлен.