Вход на сайт

Зарегистрировавшись на сайте Вы сможете добавлять свои материалы






Ветровые самодельные электростанции


Ветрогенератор для дома своими руками: мой отзыв

Интернет начинает «трещать по швам» от хвалебных статей авторов, предлагающих всем желающим использовать природную энергию ветра для получения бесплатного электричества.

Я предлагаю рассмотреть этот вопрос с практической точки зрения, оценить экономический эффект до того, как начнете создавать ветрогенератор для частного дома своими руками или даже приобретать заводскую модель.

Поговорим о трудностях, с которыми вам придется столкнуться: их необходимо предусмотреть и преодолеть. Тема сложная. Надо оценить аэродинамические и механические характеристики, сделать электротехнический расчет.

Содержание статьи

Промышленные ветрогенераторы: образец для подражания

Не секрет, что альтернативная энергетика действительно позволяет получать электричество буквально из ветра. В странах Европы промышленные ветрогенераторы занимают огромные площади и работают автономно на благо человека.

Они имеют огромные размеры, расположены на открытых всем ветрам участках, возвышаются над деревьями и местными предметами.

А еще ветряки установлены на удалении друг от друга. Поэтому случайные поломки и повреждения одного не могут причинить вреда соседним конструкциям.

Эти принципы создания ветровых генераторов будем брать за основу разработки самодельных устройств. Они созданы по научным разработкам,
опробованы уже длительной эксплуатацией, эффективно работают.

Начнем с анализа характеристик местности, на которой планируем создавать ветряную электростанцию.

Как определить скорость ветра: хватит ли его напора для бытового ветряка

Вопрос обсудим на основе научных фактов и уже допущенных ошибок многими владельцами частных домов

Теоретическая часть проекта: на что обратить внимание при выборе конструкции

Среднегодовое значение ветра для любой местности России или другой страны можно узнать на карте ветров. Эти данные имеются в широком доступе.

Если рассмотреть всю территорию, то мест для благоприятного пользования ветряной энергией со скоростью от 5 м/сек и выше у нас не так уж много, как в Европе.

Я объясняю эту ситуацию тем, что теплый воздух Гольфстрима, поднимаясь от нагретой воды, сразу устремляется в холодные районы. Чем выше перепад температур, тем больше его скорость.

Пройдя несколько тысяч километров над Европой, его сила слабеет. Наибольший перепад температур весной и осенью вызывает бури и ураганы.
Нам важно понимать, как определить скорость ветра правильно в своей местности.

Возьмем величину 5 м/сек за основу, и рассчитаем мощность ветрового потока для наиболее распространенного горизонтально расположенного осевого генератора.

Учтем, что его лопасти охватывают площадь круга S (м кв.) с диаметром D (м). Через нее проходит ветер со скоростью V (м/сек).

Ветровая энергия Рв рассчитывается по формуле:

Рв=V3∙ρ∙S

ρ — это плотность воздушной массы (кг/м куб.)

Если взять усредненные значения, например, площадь 3 м кв и плотность
воздуха 1,25 кг/м3, то ветер, дующий со скоростью 5 м/сек, способен создать мощность чуть меньше, чем 2 киловатта.

Теперь наша задача — определить, какая ее часть сможет преобразоваться в полезную электрическую энергию. Грубо ее можно оценить по процентному соотношению в 30÷40%. Конструкция и технологические характеристики ветряного колеса просто не позволят эффективно взять больше.

Более точное определение находят формулой, учитывающей:

  • коэффициент ε, определяющий долю использования ветряной энергии конструкцией ветряка. Максимальная величина, создаваемая быстроходными конструкциями, составляет 40-50%;
  • КПД редуктора —∙максимум порядка 90%;
  • КПД генератора ≈85%.

Величины всех этих коэффициентов у разных моделей генераторов ветряков сильно отличаются между собой. Я привел значения для промышленных изделий. У самодельщиков они будут значительно ниже.

Если подставить все эти цифры, то даже для заводской конструкции ветрогенератора, сделанной по точным чертежам и на промышленных станках, мы сможем при скорости 5 м/сек и описываемой площадью лопастями винта 3 метра квадратных получить меньше 700 ватт электрической энергии.

Какую ее часть сможет взять самодельный ветряк, остается только догадываться.

Мировые производители ветрогенераторов указывают, что для того, чтобы вырабатывать 3 кВт электроэнергии, а это оптимальная величина для частного дома, необходимо:

  • снимать с ветряного колеса порядка 5,1 кВТ;
  • иметь диаметр ротора 4,5 метра;
  • располагать ветряк на высоте от 12 метров;
  • использовать ветер со скоростью 10 м/сек.

Колесо должно начинать вращать генератор уже на 2 м/сек. Только в этом случае можно говорить об окупаемости всей конструкции и эффективном использовании мощности ветра.

Если же скорость снизится, хотя бы до 7 м/сек, то энергия ветрогенератора упадет на 50%. А теперь еще раз внимательно посмотрите на карту ветров России…

Однако не все так плохо. Теоретические расчеты можно проверить на практике. Для нашего случая продажа предлагает многочисленные конструкции измерительных приборов — анемометры.

Стоят они не дорого, имеют дополнительные функции измерения температуры, указания текущего времени. Их можно заказать в Китае.

Такой анемометр позволяет реально оценить силу ветра на вашей местности, чтобы проанализировать варианты эксплуатации будущей ветроэлектростанции (ВЭС). А их минимум 2:

  1. частичное удовлетворение потребностей в электроэнергии;
  2. полный переход на альтернативную энергетику.

Скрытая ошибка — слабый ветер: что умалчивают продавцы

Первая трудность

Обратите внимание на высоту размещения ветряного колеса относительно земли. Подумайте, почему все промышленные ветряки располагают от 25 метров и более.

Ведь это значительно усложняет их установку, эксплуатацию, обслуживание, ремонт. Приходится применять дорогую высотную технику, создавать прочные площадки для ее размещения.

А ответ прост: на высоте от 25 метров скорость ветра намного выше, чем у земли. Все таблицы и справочники с картами ветров создаются в первую очередь для промышленных установок, поднятых в зону 50-70м.

Если вы смонтируете свой самодельный ветрогенератор на 10 метрах, то ветер будет дуть слабее, чем указано в справочнике. А на большую высоту без специальных технических средств поместить ветряк весьма проблематично.

Работу ветряного колеса вызывает не столько скорость передвижения воздушной массы, сколько ее давление на лопасти колеса. А оно зависит еще от веса и плотности атмосферы.

Альтернативные энергетики давно учитывают соотношение, определяющее, что удвоение давления ветра увеличивает в восемь раз вырабатываемую ветрогенератором мощность.

Как влияет зона турбулентности

Работу ветряка, расположенного на небольшой высоте, может значительно осложнять зона турбулентности, которая зависит не только от рельефа местности и формы возвышенности, но и от скорости перемещения воздушных масс.

Молниезащита ветрогенератора

Работающая крыльчатка постоянно трется о воздух, накапливая статическое электричество, как и фюзеляж любого самолета во время полета. Авиаконструкторы успешно решают этот вопрос различными способами.

Промышленные ветрогенераторы тоже снабжены действенной защитой от молнии, разряды которой могут возникнуть в любой момент грозоопасного периода.

Большинство же владельцев частных домов даже не задумывается об этой проблеме, а зря. В лучшем случае у отдельных хозяев можно встретить УЗИП в вводном электрощите, чего явно не достаточно.

Подняв над крышей своего жилища железную конструкцию, которая к тому же вырабатывает электрическое напряжение, они уже создали отличный молниеприемник. Он будет надежно притягивать на себя огромные токи атмосферных разрядов.

Если не обеспечить действенный путь их отвода мимо здания на потенциал земли, то придется постоянно испытывать судьбу, подвергать себя неожиданной опасности.

Как лукавят производители ветряков

Окончательные испытания заводские модели проходят в аэродинамической трубе при идеальной ламинарности потока с равномерной структурой его направленности и высокой плотности.

В реальных условиях частного дома таких условий просто нет. Они больше подходят для движения воздушных масс у промышленных установок, расположенных на большой высоте.

Для самодельных ветрогенератов, смонтированных даже на 10 метрах, условия турбулентности и слабый ветер могут сильно ограничивать раскрутку ротора.

Рельеф местности влияет на удельную мощность. Например, непосредственно под холмом она резко снижается, а на его вершине создаются идеальные условия за счет сжатия аэродинамических характеристик и повышения давления.

Также будут сказываться хозяйственные застройки, деревья сада, заборы, соседние здания.

Ветряки для дома своими руками: обзор конструкций

Как вы уже поняли, самая первая часть, которая воспринимает энергию ветра — это ветряное колесо. Без него не обходится ни одна схема ветряка для дома.

Его можно выполнить:

  • с вертикальной осью вращения;
  • или горизонтальной.

Вертикальный ветрогенератор

Покажу фотографией одну из легких для изготовления конструкций, сделанную из обычной стальной бочки.

Вот такой вертикальный ветрогенератор, изготовленный своими руками, да еще расположенный над самой землей в окружении застроек и растений, не сможет развить нормальных оборотов для выработки достаточного количества электроэнергии, чтобы питать частный дом.

Он сможет выполнять только какие-то единичные задачи для маломощного оборудования. Причем небольшая скорость вращения его ротора потребует обязательного использования повышающего редуктора, а это дополнительные потери энергии.

Такие конструкции были популярны в начале прошлого века на пароходах. Водяное колесо, расположенное своими лопастями вдоль направления движения судна, обеспечивало его движение.

Сейчас это раритет, утративший свою актуальность. В авиации такая конструкция не то что не прижилась, а даже не рассматривалась.

Ротор Онипко

Из тихоходных конструкций ветряных колес сейчас через интернет массово распространяют ротор Онипко. Рекламщики показывают его вращение даже при очень слабом ветре.

Однако к этой разработке у меня почему-то тоже критическое отношение, хотя повторить ее своими руками не так уж и сложно. Восторженных отзывов среди покупателей не нашел, как и научных расчетов экономической целесообразности ее использования.

Если кто-то из читателей сможет меня разубедить в этом мнении, то буду признателен.

Горизонтальный ветрогенератор

С самого начала двигатели самолетов стали применять винт, прогоняющий поток воздуха вдоль корпуса самолета. Его форму и конструкцию выбирают так, чтобы использовать дополнительно к активной силе давления реактивную составляющую.

По этому принципу работает любой горизонтальный ветрогенератор, который делают промышленным способом или своими руками. Пример самодельной конструкции показываю фотографией.

По принципу использования энергии ветра это более эффективная конструкция, а по исполнению для обеспечения бытовых вопросов снабжения электроэнергией — маломощная.

Небольшой электродвигатель, ротор которого раскручивает ветряк, может даже при оптимальном давлении и силе ветра, выработать в качестве генератора только малую мощность. На нее можно подключить слабенькую светодиодную лампочку.

Подумайте сами, нужно ли собирать такой флюгер с подсветкой или не стоит. С другими задачи подобная конструкция не справится. Хотя ее еще можно использовать для отпугивания кротов на участке. Они очень не любят шумы, сопровождаемые вращением металлических частей.

Для того, чтобы полноценно пользоваться электроэнергией, получаемой от ветра, рабочее колесо ветрогенератора должно иметь соответствующие потребляемой мощности размеры. Рассчитывайте примерно на пятиметровый диаметр.

При его создании вы столкнетесь с технической трудностью: вам придется точно выдержать балансировку больших деталей. Центр масс должен постоянно находиться в средней точке оси вращения.

Это сведет к минимуму биения подшипников и раскачивание конструкции, расположенной на большой высоте. Однако выполнить подобную балансировку не так уж просто.

Как установить ветрогенератор: надежная схема мачты для крепления на высоте

Вес рабочего колеса для нормального получения электрической энергии получается довольно приличным. На простой стойке его не установить.

Потребуется создавать прочный бетонный фундамент под металлическую мачту и анкерные болты оттяжек. Иначе вся собранная с большим трудом конструкция может рухнуть в любой неподходящий момент времени.

Стойка для ветрогенератора, поднятого на высоту, может быть выполнена:

  1. в виде сборной мачты, собранной из секций с раскосами;
  2. или конусной трубчатой опорой.

Обе схемы потребуют усиления от опрокидывания за счет создания нескольких ярусов оттяжек из тросов, которые необходимы для удержания мачты при шквальных порывах ветра. Их придется надежно крепить к стопорам и анкерам.

Из личного неудачного опыта: во время пользования аналоговым телевидением у меня работала антенна «Паутинка» с диаметром обруча 2м. Она располагалась на высоте 8 метров, была закреплена на деревянном шесте с двумя уровнями оттяжек. Шквальные порывы ветра ее раскачали так, что стойка развалилась.

Современное цифровое телевидение, к счастью, требует использования антенн значительно меньших размеров. Их не только просто делать своими руками, но и крепить не так уж сложно.

Как сделать мачту для ветряка

Сразу обратите внимание на создание прочной, безаварийной конструкции. Иначе просто повторите печальный опыт работников «ЯнтарьЭнерго», у которых во время шторма произошла авария: многотонная мачта рухнула, а осколки от лопастей разлетелись по всей округе.

Устройство мачты потребует расчета количества материалов, необходимых для создания сооружения из стального уголка различного сечения. Форма и габариты выбираются по местным условиям.

Ее делают из трех или четырех вертикальных стоек. Каждая из них снизу монтируется на упор. Вверху мачты создается площадка для установки ветряка.

Поскольку длина уголков ограничена, то мачту собирают из нескольких секций. Жесткость общему креплению придают боковые ребра, крепящиеся через раскосы.

Обязательным элементом фундамента являются закладные металлические элементы. Они будут использоваться для крепежа деталей. Придется позаботиться о сварке и соединительных болтах.

Не стоит пренебрегать дополнительными оттяжками.

Как сделать опору из труб

Телескопическую конструкцию из стальных труб соответствующего профиля собрать проще, но ее следует более тщательно рассчитать на прочность. Изгибающий момент, создаваемый тяжелой верхушкой при штормовом ветре не должен превысить критического значения.

При этом возникнут сложности с профилактическим обслуживанием, осмотром и ремонтом собранной воздушной электростанции. Если по мачте можно подняться на высоту как по лестнице, то по трубе это сделать проблематично. Да и работать наверху очень опасно.

Поэтому сразу необходимо продумать вариант безопасного опускания оборудования на землю и доступного способа его подъема. Это позволяет выполнить одна из двух схем с:

  1. Поворотной осью на основной опоре.
  2. Упорным рычагом на нижней части опорной стойки.

В первом случае создается прочный фундамент для установки основной опоры. На ее оси вращения крепится сваренная трубная конструкция с ветряком и полиспастной системой на стальных тросах.

Снизу трубы расположен противовес, облегчающий работу по подъему и опусканию с помощью ручной лебедки.

На картинке не показаны страховочные тросы поясов оттяжек. Они просто свисают со своих креплений вниз на землю при подъеме и опускании мачты, а к стационарным забетонированным кольям крепятся для постоянной работы.

Схема установки и опускания ветряка по второму варианту приведена ниже.

Мачту и расположенный под прямым углом к ней упорный рычаг с противовесом, усиленный ребром жесткости, поворачивают в вертикальном направлении лебедкой с полиспастной системой.

Ось вращения созданной конструкции находится в вершине прямого угла и закреплена в направляющих, вмонтированных в фундамент. Троса оттяжек при подъеме или опускании мачты снимают со стационарных креплений на земле. Они могут использоваться в качестве страховочных фал.

Ветрогенератор: устройство и принцип работы электрической схемы простыми словами

Промышленные ветряные электростанции спроектированы так, что способны сразу выдавать электрическую энергию в сеть потребителям. Своими руками так сделать не получится.

При выборе генератора, который будет раскручивать ветряное колесо, используют принцип обратимости электрических машин. К электродвигателю прикладывают крутящий момент и обеспечивают возбуждение обмоток статора.

Однако, идея раскручивать ротор трехфазного асинхронного электродвигателя в качестве генератора для получения электрического тока напряжением 220/380 вольт реализуется от двигателей внутреннего сгорания, напора воды, но не ветра.

Общая конструкция генератора с ротором станет иметь большой вес, а иначе обеспечить высокие обороты вала не получится.

Для небольших мощностей можно:

  • использовать автомобильный генератор, который выдает 12/24 вольта;
  • применить мотор колесо от электробайка;
  • собрать
    конструкцию из неодимовых магнитов с катушками из медной проволоки.

Также за основу можно взять ветряк, продаваемый в Китае. Но ему необходимо сразу провести ревизию: обратить внимание на качество монтажа обмоток, состояние подшипников, прочность лопастей, общую балансировку ротора.

Придется настроиться на то, что величина выходного напряжения генератора будет сильно меняться в зависимости от скорости ветра. Поэтому в качестве промежуточного звена используют аккумуляторы.

Их зарядку необходимо возложить на контроллер.

Бытовые приборы сети 220 вольт должны питаться переменным током от специального преобразователя — инвертора. Простейшая схема домашней ветряной электростанции имеет следующий вид.

Ее можно значительно упростить потому, что бытовая цифровая электроника: компьютеры, телевизоры, телефоны работают от постоянного тока блоков питания 12 вольт.

Если их исключить из работы и запитать цифровое оборудование непосредственно от аккумуляторов, то потери электрической энергии сократятся за счет отмены двойного преобразования в инверторе и блоках.

Поэтому рекомендую сделать отдельные розетки на 12 вольт, запитать их сразу от аккумуляторов.

Внутри электрической схемы придется соблюдать такой же баланс мощностей, как и в механической конструкции. Каждая подключенная нагрузка должна соответствовать энергетическим характеристикам вышестоящего источника.

Бытовые приборы 220 вольт не должны перегружать инвертор. Иначе он будет отключаться от встроенной защиты, а при ее неисправности просто сгорит. По этому же принципу работают аккумуляторные батареи, силовые контакты контроллера, да и сам генератор.

Защита автоматическим выключателем домашней ветряной установки должна быть выполнена в обязательном порядке.

Для этого его необходимо правильно выбрать строго по
научным рекомендациям, проверить и наладить.

Случайную перегрузку, а тем более появление тока короткого замыкания предусмотреть невозможно. Поэтому этот модуль обязательно устанавливают в качестве основной защиты.

Схема подключения аккумуляторов, инвертора и контроллера для ветрогенератора практически ничем не отличается от той, что используется на гелиостанциях со световыми панелями.

Поэтому сразу напрашивается разумный вывод: собирать комбинированную домашнюю электростанцию, работающую от энергии ветра и солнца одновременно. Эти два источника вместе хорошо дополняют друг друга, а затраты на сборку одиночных станций значительно снижаются.

На Ютубе очень много каналов посвящено ветрогенераторам для дома. Мне понравилась работа владельца «Солнечные батареи». Считаю, что он довольно объективен при изложении этой темы. Поэтому рекомендую внимательно посмотреть.

Аккумуляторы для ветрогенератора: еще одна проблема для владельца дома

Одна из затратных задач ветряной или солнечной электростанции — вопрос хранения электрической энергии, которую решают только аккумуляторы. Их придется покупать и обновлять, а стоимость — довольно высокая.

Для их выбора необходимо знать рабочие характеристики: напряжение и емкость. Обычно применяются составные батареи из АКБ на 12 V, а количество ампер-часов в каждом конкретном случае стоит определить опытным путем, исходя из мощности потребителей, времени их работы.

Выбирать аккумуляторы для ветрогенератора придется из довольно широкого ассортимента. Ограничусь не полным обзором, а только четырьмя
популярными типами кислотных АКБ:

  1. обычные стартерный автомобильные;
  2. AGM типа;
  3. гелевые;
  4. панцирные.

Продавцы не рекомендуют приобретать для ветростанций стартерные аккумуляторы потому, что они созданы для работы в критических условиях эксплуатации автомобиля:

  • при хранении на морозе должны выдерживать огромные токи стартера, которые создаются при раскрутке холодного двигателя;
  • во время езды подвергаются вибрациям и тряске;
  • подзарядка происходит в буферном режиме от генератора
    при движении авто с различными оборотами двигателя.

При этом:

  • обслуживаемые АКБ, требующие периодического уровня электролита и доливки дистиллированной воды, созданы для выдерживания 100 циклов разряд/заряд;
  • не обслуживаемые — имеют более сложную конструкцию и количество циклов 200.

Однако АКБ ветрогенератора при эксплуатации внутри дома:

  • обычно помещаются в подвальном помещении, где температура, круглогодично поддерживаемая на уровне +5÷+10 градусов, является оптимальной;
  • не подвергаются тряскам и вибрациям, стационарно
    установлены в неподвижном состоянии;
  • не получают экстремальные нагрузки при стартерном запуске, а при включении бытовых приборов через инвертор работают в щадящем режиме;
  • заряжаются от генератора небольшими токами, которые благоприятно действуют на режим десульфатации пластин.

Все это является самыми выгодными условиями для их эксплуатации. Поэтому этот вариант предлагаю взять на заметку тем, кому не лень периодически контролировать напряжение на банках и следить за уровнем
электролита в них.

AGM аккумуляторы более сложные по устройству. У них такие же пластины, но кислотой пропитаны стеклянные маты, работающие одновременно диэлектрическим слоем. Их цикл разряда/заряда — 250÷400. Перезаряд опасен.

Голевые АКБ тоже создаются необслуживаемой конструкцией с герметичным корпусом и загущенным до состояния геля электролитом. Они очень не любят перезаряд, но более стойки к глубокому разряду. Число расчетных циклов —350.

Панцирные аккумуляторы относятся к самым современным разработкам. Их электродные пластины защищены полимерами от воздействия кислоты. Диапазон циклов эксплуатации: 900÷1500.

Все эти четыре типа АКБ значительно отличаются по цене и условиям эксплуатации. Если взять во внимание рекомендации продавцов, то придется выложить довольно приличную сумму денег.

Однако я вам рекомендую предварительно послушать полезные советы, которые дает в своем видеоролике «Как выбрать аккумуляторы для ВЭС и солнечной станции» все тот же владелец «Солнечные батареи».

У него на этот счет свое, противоположное мнение. Как вы отнесетесь к нему — ваше личное дело. Однако, знать информацию из противоположных источников и выбрать из нее наиболее подходящий вариант: оптимальное решение для думающего человека.

Как рассчитать экономический эффект: цена ветрогенератора

Одним из маркетинговых ходов продавцов являются прайс листы,
показывающие расчеты экономии покупателей, создаваемой за счет приобретения их продукции. Стоит ли им верить?

Я предлагаю вам самостоятельно оценить экономическую выгоду от установки ветряной электростанции на вашем участке. Для этого потребуется учесть минимум расход денег на:

  1. возведение фундамента под мачту, на который пойдет немало бетона и металлический арматуры;
  2. создание высотной опоры для установки
    ветроколеса в зоне благоприятного давления ветра. Сюда войдут не только
    металлические уголки, трубы и крепежные детали со сваркой, но и затраты на весь монтаж;
  3. цену приобретения готового ветрогенератора или
    его изготовление в домашних условиях;
  4. покупку инвертора, контроллера, аккумуляторов, защитных модулей, кабелей и проводов. Учтите, что лет за 10-12 комплект АКБ придется сменить несколько раз;
  5. эксплуатационные расходы на профилактическое обслуживание и ремонт;
  6. решение ряда организационных вопросов.

Практика использования ветряных станций показала, что тихо они не работают, а постоянные вибрации и шумы ветрогенератора раздражают ближайших соседей. Иногда придется решать вопросы через суд.

К тому же в область вращающегося колеса иногда попадают птицы: пластиковые лопасти ломаются, металлические гнутся. Требуется надежная защита и резервный комплект запасных частей.

Можно даже допустить, что лет 10 все будет работать надежно и эффективно, хотя про скорость ветра я объяснил довольно подробно в самом
начале статьи.

Когда рассчитаете все эти затраты (сделайте поправку на часть непредвиденных расходов), то прикиньте цену 1 киловатта электроэнергии, которую вы платите по счетчику сейчас.

Умножьте ее на то количество киловатт, на которое создаете ветряную станцию, например на 3. Дальше останется определить период времени для сравнения.

Возьмем за основу время, за которое предварительно планируете окупить свои затраты, например, 15 лет эксплуатации. Оплату 3 кВТ в час надо умножить на этот срок, выраженный в часах, и сравнить со стоимостью затрат на создание и эксплуатацию ВЭС за этот же период.

Оценка очень приблизительная, цены плавают, но расчет для моего случая показал, что проще оплачивать электроэнергию государству. Затраты будут ниже в 4 раза.

Считаю, что ветрогенератор для частного дома своим руками создать можно. Примеров его работы много. Однако, надо хорошо продумать целесообразность его использования, обосновать экономическую пользу.

Без точного предварительного расчета деньги на его создание в прямом смысле могут быть пущены на ветер и не принесут никакой выгоды владельцу. Если я ошибся в прогнозах, то поправьте в комментариях.

Учтите, что ваш опыт интересует не только меня, но и большое количество других людей. Он принесет пользу и им.

Что такое ветряная электростанция? (с иллюстрациями)

Ветряные электростанции, также известные как ветряные электростанции, представляют собой большие комплексы ветрогенераторов, которые преобразуют энергию ветра в электричество, а также в энергию для перекачивания воды или выработки механической энергии. Самый распространенный вид ветряных электростанций вырабатывает электроэнергию с помощью ветряных турбин и распределяет ее по линиям электропередач и трансформаторам. Некоторые станции подключены к крупной электростанции, а другие, более мелкие, обеспечивают электроэнергией изолированные жилые дома или небольшие коммерческие здания.Наиболее производительные предприятия регулярно продают излишки электроэнергии коммунальным предприятиям.

Ветряные электростанции могут быть расположены на море.

Ветряная электростанция может быть построена как одна большая установка или в виде модульных турбин меньшего размера. Меньшая конструкция завода включает в себя модули, которые можно легко переставлять, увеличивать или уменьшать в зависимости от наличия энергии ветра и потребностей в энергии.В то время как ветряная электростанция среднего размера может быть физически построена менее чем за шесть месяцев, соответствующий ветровой анализ и получение разрешений на строительство и использование обычно продлевают время завершения проекта примерно до двух лет.

Противники ветряных электростанций утверждают, что они вредны для птиц и других животных, обитающих в этом районе.

Открытый, беспрепятственный ветреный участок земли - это первый из многих шагов, необходимых для строительства и эксплуатации ветряной электростанции. Скорость ветра чрезвычайно важна, как и количество ветра, регулярно производимого в предполагаемом месте. Для определения этих факторов требуется сложное и относительно долгое тестирование.

Ветряные фермы используют ветряные турбины для выработки электроэнергии.

Местоположение - это все, что нужно для определения лучшего места для строительства ветряной электростанции.Скорость и сила ветра могут сильно варьироваться от часа к часу на ежедневной основе и даже от сезона к сезону в разных местах. Хотя это не так сильно, ветер также может меняться ежегодно. Существуют методы прогнозирования для прогнозирования факторов ветра, но они не очень надежны при попытке «запланировать» его, как это делается с другими источниками электроэнергии.

Обычно можно с уверенностью предположить, что скорость ветра выше на больших высотах, где нет препятствий и нет ветрозащитных полос.Основываясь на этих факторах, предпочтительными местами для размещения ветряных электростанций являются вершины гор, открытые равнины или береговые линии, или вершины округлых холмов, на которых нет сильных деревьев или листвы. Даже в идеальных географических местах необходимо тщательно измерять фактическую скорость и непрерывность ветра, поскольку простое восприятие ветра может вводить в заблуждение.

Энергия ветра часто рекламируется как лучшая альтернатива использованию ископаемого топлива, которое содержит большое количество углерода и углеводородов, для производства электроэнергии.Его продвигают на основании отсутствия вредных выбросов, массовой доступности и общей чистоты. Противники ветряных электростанций ссылаются на негативное эстетическое визуальное воздействие растений и возможное нарушение жизни птиц и других животных, обитающих в этом районе.

Самый распространенный тип ветряных электростанций вырабатывает электроэнергию с помощью ветряных турбин и распределяет ее по линиям электропередач и распределителям..База данных

: Солнечные и ветряные электростанции на островах

Страна: Ангилья

Расположение: CuisinArt Golf Resort & Spa, Rendezvous Залив

Возобновляемая энергия: Solar PV

Тип: Солнечно-дизельная микросеть

ВЭМощность: 1 МВт

Статус: Завершено в сентябре 2014 г.

Обслуживает: CuisinArt Golf Resort & Spa

Установщик / EPC: Inovateus при поддержке GE, SwitchLogix и PDE Total Energy Solutions

Инверторы: Dynapower Energy

Гибрид-контроллеры:

Модули / турбины:

Комментарий:: солнечная установка использует систему резервного питания от батареи для хранения энергии, обеспечивая бесперебойную подачу энергии на установку фильтрации обратного осмоса, которая обеспечивает водой для жителей курортной зоны и полив для гольф-поля.Генераторы предназначены только для резервного использования. Существующая солнечная электростанция мощностью 1 МВт является первой фазой солнечного проекта. Курорт намеревается в самом ближайшем будущем продолжить использование солнечной и тепловой энергии в общей сложности 4 МВт на своем участке площадью 300 акров, обслуживая наши номера, рестораны и т. д. http://www.cuisinartresort.com/

Источник: CuisinArt Golf Resort & Spa & http://www.reuters.com/article/cuisinart-golf-resort-idUSnBw025237a+100+BSW20140602

______________________________________________________________________

.

Как работают ветряные турбины?

Вы здесь

Ветровые турбины работают по простому принципу: вместо того, чтобы использовать электричество для производства ветра, как вентилятор, ветровые турбины используют ветер для производства электроэнергии.Ветер вращает похожие на пропеллер лопасти турбины вокруг ротора, который вращает генератор, который вырабатывает электричество.

Ветер - это форма солнечной энергии, вызванная комбинацией трех одновременных событий:

  1. Солнце неравномерно нагревает атмосферу
  2. Неровности земной поверхности
  3. Вращение Земли.

Характер и скорость ветровых потоков сильно различаются по территории Соединенных Штатов и изменяются в зависимости от водоемов, растительности и различий в рельефе местности. Люди используют этот поток ветра или энергию движения для многих целей: для плавания, запуска воздушного змея и даже для выработки электроэнергии.

Термины «энергия ветра» и «энергия ветра» описывают процесс, с помощью которого ветер используется для выработки механической энергии или электричества. Эту механическую мощность можно использовать для конкретных задач (например, измельчения зерна или перекачивания воды), или генератор может преобразовывать эту механическую мощность в электричество.

Ветряная турбина превращает энергию ветра в электричество, используя аэродинамическую силу от лопастей ротора, которые работают как крыло самолета или лопасти винта вертолета. Когда ветер проходит через лезвие, давление воздуха с одной стороны лезвия уменьшается. Разница в давлении воздуха на двух сторонах лопасти создает подъемную силу и сопротивление. Сила подъема сильнее сопротивления, и это заставляет ротор вращаться. Ротор подключается к генератору либо напрямую (если это турбина с прямым приводом), либо через вал и ряд шестерен (редуктор), которые ускоряют вращение и позволяют использовать генератор меньшего размера.Этот перевод аэродинамической силы во вращение генератора создает электричество.

Типы ветряных турбин

Большинство ветряных турбин делятся на два основных типа:

Деннис Шредер | NREL 25897

Ветровые турбины с горизонтальной осью - это то, что многие люди представляют, когда думают о ветряных турбинах.

Чаще всего они имеют три лопасти и работают «против ветра», при этом турбина поворачивается наверху башни, так что лопасти обращены против ветра.

Ветровые турбины с вертикальной осью бывают нескольких разновидностей, включая модель Дарье в стиле взбивания яиц, названную в честь ее французского изобретателя.

Эти турбины являются всенаправленными, что означает, что для работы их не нужно настраивать так, чтобы они были направлены против ветра.

Ветряные турбины можно строить на суше или на море в больших водоемах, таких как океаны и озера. Министерство энергетики США в настоящее время финансирует проекты по развитию морских ветроэнергетических установок в США.С. вод.

Области применения ветряных турбин

Современные ветряные турбины можно разделить на категории по месту их установки и способу подключения к сети:

Наземные ветряные турбины имеют размеры от 100 киловатт до нескольких мегаватт.

Более крупные ветряные турбины более рентабельны и объединены в ветряные электростанции, которые обеспечивают большую мощность для электросети.

Деннис Шредер | NREL 40484

Морские ветряные турбины обычно массивные и выше Статуи Свободы.

У них нет таких же проблем с транспортировкой, как у наземных ветряных установок, поскольку крупные компоненты можно перевозить на кораблях, а не по дорогам.

Эти турбины способны улавливать мощные океанские ветры и генерировать огромное количество энергии.

Когда ветряные турбины любого размера устанавливаются со стороны «потребителя» электросчетчика или устанавливаются в месте или рядом с местом, где будет использоваться производимая ими энергия, их называют «распределенным ветром».

Многие турбины, используемые в распределенных приложениях, представляют собой небольшие ветряные турбины. Одиночные небольшие ветряные турбины - менее 100 киловатт - обычно используются в жилых, сельскохозяйственных и небольших коммерческих и промышленных целях.

Небольшие турбины могут использоваться в гибридных энергетических системах с другими распределенными энергоресурсами, такими как микросети с питанием от дизельных генераторов, батарей и фотоэлектрических элементов.

Эти системы называются гибридными ветровыми системами и обычно используются в удаленных местах вне сети (где подключение к коммунальной сети недоступно) и становятся все более распространенными в приложениях, подключенных к сети, для обеспечения отказоустойчивости.

Узнайте больше о распределенном ветре из Distributed Wind Animation или прочтите о том, что делает Управление технологий ветроэнергетики для поддержки развертывания распределенных ветровых систем для домов, предприятий, ферм и местных ветровых проектов.

В этом видео освещаются основные принципы работы ветряных турбин и показано, как работают различные компоненты для улавливания и преобразования энергии ветра в электричество.См. Текстовую версию. История ветроэнергетики США

На протяжении истории использование энергии ветра увеличивалось и уменьшалось, от использования ветряных мельниц в прошлые века до высокотехнологичных ветряных турбин на ветряных фермах и т. Д.

Выучить больше

Узнайте больше о ветровой энергии, посетив веб-страницу офиса Wind Energy Technologies Office или просмотрев информацию о финансируемых офисом мероприятиях.

Подпишитесь на информационный бюллетень WETO

Будьте в курсе последних новостей, событий и обновлений ветроэнергетики.

.

11+ крупнейших ветряных электростанций и ветроэнергетических сооружений, которые сокращают углеродный след

Человечество находится в момент времени, когда мы оглядываемся назад и размышляем о том, что мы сделали с этим миром.

Растущее загрязнение и отравление принесло нашему миру много страданий. Пришло время перейти на возобновляемые источники энергии. К счастью, страны всего мира пришли к реализации этой общей цели.

Ветер - один из безграничных источников энергии на Земле.Теперь мы построили огромные ветряные электростанции, чтобы использовать энергию ветра, которая в противном случае осталась бы неиспользованной.

Вот некоторые из крупнейших ветряных электростанций, которые вносят существенный вклад в сокращение углеродного следа:

Ветряная электростанция Ганьсу, Китай

Источник: Popolon / Wikimedia Commons

Уровни загрязнения в Китае резко выросли за последние несколько лет. По данным ВОЗ, более 1 миллиона граждан Китая умерли преждевременно в результате смертельных токсинов, переносимых по воздуху. Следовательно, Китай начал инвестировать в экологически чистые источники энергии, чтобы обуздать эту ситуацию.

Ветряная электростанция Ганьсу в Китае является самой большой в мире и способна производить около 7 900 МВт. Чистая выработка электроэнергии обеспечивается 7000 ветряных турбин, расположенных рядами в пустыне Гопи. Эта ветряная электростанция также известна как ветроэнергетическая база Цзюцюань.

К сожалению, более 60% производственных мощностей фермы ежегодно не используются из-за слабого спроса. Гигантская ветряная электростанция способна обеспечить электроэнергией небольшую страну, и ожидается, что к 2020 году она обеспечит мощность в 20 000 МВт.

Ветряная электростанция Маппандал, Индия

Источник: PlaneMad / Wikimedia Commons

Если вы не знаете, где расположена третья по величине ветряная электростанция, то она находится в Тамил Наду, Индия - Ветряная ферма Маппандал.

На ферме установлено около 3000 турбин, которые производят 1500 МВт чистой энергии. Согласно отчетам о ветроэнергетике, в штате Тамил Наду валовой ветровой потенциал составляет 3050 МВт.

Ветряная электростанция помогла снизить зависимость от ископаемого топлива и в конечном итоге приведет к сокращению выбросов парниковых газов.Правительство планирует расширить инициативу экологически чистой энергии для обеспечения электричеством деревень в Тамил Наду.

Ветряная электростанция Роско, США

Источник: Fredlyfish5 / Wikimedia Commons

Ветряная электростанция Роско расположена в Роско, штат Техас. Когда-то это была самая большая ветряная электростанция в мире. Ветряная электростанция раскинулась на площади более 100 000 акров, и она может легко привести в действие около 265 000 домов!

Интересно, что Техас производит больше энергии от ветра, чем все остальные 25 штатов США вместе взятые! Ветряная электростанция насчитывает около 627 ветряных турбин, общая мощность которых составляет 781.Чистая энергия 5 МВт.

Строительство ветряной электростанции Роско проходило в четыре этапа. Первая очередь в 2008 году состояла из 209 турбин Mitsubishi мощностью 1 МВт. В том же году была завершена фаза 2 и , в которую вошли 55 машин Siemens мощностью 2,3 МВт. Фаза 3 rd была завершена к середине 2009 г. и добавлено 166 турбин GE мощностью 1,5 МВт. И на последнем этапе было добавлено 197 турбин Mitsubishi мощностью 1 МВт.

Центр ветроэнергетики Хорс-Холлоу, США

Техас известен своим ветроэнергетическим потенциалом.Есть большие участки земли, находящейся в частной собственности, что делает инвестирование в ветроэнергетику привлекательным предложением как для арендодателей, так и для инвесторов.

Центр ветроэнергетики Horse Hollow - седьмая по величине ветряная электростанция с мощностью производства 735 МВт чистой энергии. Ферма расположена на территории в 100 000 акров в округах Нолан и Тейлор, штат Техас. Проект действует с 2009 года. Завершенный в три этапа, ферма состоит из 421 турбины, в том числе 142 GE 1,5 МВт, 130 Siemens 2.Ветровые турбины мощностью 3 МВт и 149 GE мощностью 1,5 МВт.

Джайсалмерский ветропарк, Индия

Источник: Нагарджун Кандукуру / Wikimedia Commons

Ветропарк Джайсалмера, расположенный в районе Джайсалмер в Раджастане, является крупнейшим наземным ветропарком в Индии. Ферма использует ветер Аравийского моря для производства чистой энергии мощностью 1 065 МВт.

В проекте используются различные турбины, так как это сочетание старого оборудования, такого как модели мощностью 350 кВт, с более новыми S9X, которые способны производить 2.1 МВт мощности.

Морская ветряная электростанция London Array, Великобритания

Источник: synecdoche / Flickr

Ветряная электростанция London Array расположена на побережье Соединенного Королевства. Ферма имеет 175 турбин, которые производят 630 МВт чистой энергии, которой достаточно для питания полумиллиона домов в Великобритании. По вместимости он самый большой в Европе. Одна только ферма помогает сократить выбросы CO2 более чем на 925 000 тонн в год.

Наличие оффшорной ветровой электростанции дает некоторые преимущества перед наземными ветряными электростанциями.Одно из них - преимущество более высоких скоростей ветра над водой по сравнению с землей. Также нет ограничений по границам. Единственное ограничение связано с глубиной, на которой находится морское дно. Вот почему многие страны рассматривают оффшорные ветряные электростанции, а не оффшорные.

Ветряная электростанция Фаулер-Ридж, США

Источник: Патрик Финнеган / Wikimedia Commons

Ветряная ферма Фаулер-Ридж занимает более 50 000 акров в округе Бентон, штат Индиана, США.Ветряная электростанция принадлежит и управляется совместно Dominion Resources и BP Alternative Energy North America (каждая с 50% долей).

Ферма с 537 ветряными турбинами производит 750 МВт чистой энергии, которая используется для удовлетворения энергопотребления примерно 200 000 американских домов.

Ветряная электростанция Gemini, Нидерланды

Источник: Korisnik12345 / Wikimedia Commons

Недавно открытая ветряная электростанция Gemini - вторая по мощности оффшорная ветряная электростанция, построенная в Нидерландах после London Array.Ветряная электростанция Gemini способна производить 600 МВт электроэнергии с использованием 150 турбин Siemens SWT -4.0. Проект стартовал в 2015 году и был завершен в 2017 году. Это было в том же году, когда он был сдан в эксплуатацию.

На проект было выделено 2,8 миллиарда в качестве финансирования, но он был завершен с лишними деньгами. Турбины были введены в эксплуатацию в 2016 году и принесли 250 миллионов евро еще до даты ввода в эксплуатацию.

Центр ветроэнергетики Альта, США

Источник: Z22 / Wikimedia Commons

Национальная лаборатория возобновляемой энергии США (NREL) вынесла вердикт в отношении зеленой энергии.Исследование, проведенное организацией, пришло к выводу, что к 2050 году США могут производить 80% электроэнергии из возобновляемых источников энергии.

Энергетический центр ветряной электростанции в Альте является попыткой в ​​этом направлении. Он является крупнейшим ветроэнергетическим сооружением в Северной Америке и расположен в горах Техачапи в Калифорнии. Ферма также известна как ветряная ферма Мохаве и занимает территорию в 3200 акров.

Ветряная электростанция Альта обеспечивает 1548 МВт возобновляемой энергии для SCE (Южная Калифорния, Эдисон) более 25 лет и, по оценкам, к 2040 году достигнет 3000 МВт.Турбины были установлены на высоте от 3000 до 6000 футов над уровнем моря.

Sweetwater Windpower, США

Источник: BBC World Service / Flickr

Sweetwater Windpower - 9 -я по величине ветряная электростанция в мире, расположенная в округе Нолан в США. Он имеет 392 ветряных двигателя GE, MHI и Siemens, которые производят около 585,3 МВт электроэнергии, поставляемой Austin Energy, CPS и другим.

Ферма, функционирующая с 2003 года, находится в совместной собственности Duke Energy и Infigen Energy и была построена в пять этапов, добавленных до 2007 года.

Ветряная электростанция Buffalo Gap, США

Ветряная электростанция Buffalo Gap - десятая по величине ветряная электростанция в мире, расположенная в Техасе. Ветряная электростанция мощностью 524 МВт была построена в три этапа и использовала 155 турбин GE мощностью 1,5 МВт с системой windCONTROL, а также 74 ветряных генератора Siemens. Функция windCONTROL позволяет регулировать напряжение и мощность в реальном времени, подавая реактивную мощность в сеть, когда это необходимо для стабилизации слабых сетей и регулирования напряжения системы.

Ветряные электростанции Доггер-Бэнк, Северное море

Самая большая в мире оффшорная ветряная электростанция, побившая предыдущие рекорды, открывается в Доггер-Бэнк в Северном море и начнет работать к 2023 году. 16 000 британских домов в следующем году.

Он построен как совместное предприятие SSE и норвежской Equinor. Он уникален тем, что использует турбины мощностью 12 МВт при высоте 260 м, в отличие от традиционных турбин мощностью 8 МВт. Это значительно снизит эксплуатационные расходы этих ферм.

Ветряная электростанция Capricorn Ridge, Техас, США

В Техасе есть много примеров правильного использования ветрового потенциала штата. Ветряная электростанция Capricorn Ridge расположена в графствах Стерлинг и Кока.

NextEra Energy Resources владеет техасской фермой. Все началось в 2008 году с инвестиций GE Energy Financial Services и JPMorgan Chase, которые заявили, что вложат $ 225 млн в Capricorn Ridge.

На ферме установлено 342 ветряных турбины GE мощностью 1,5 МВт и 65 Siemens 2.Ветряные турбины мощностью 3 МВт общей мощностью 662,5 МВт могут легко обеспечить электроэнергией до 220 000 домашних хозяйств.

Морская ветряная электростанция Walney Extension, Великобритания

Морская ветряная электростанция Walney Extension расположена в Ирландском море, в 19 км от берега острова Уолни, Камбрия.

Частично принадлежит и управляется компанией Ørsted, 50% акций которой принадлежит датским пенсионным фондам PKA и PFA. Проект был запущен в сентябре 2018 года.

Он включает 40 ветряных турбин MHI Vestas 8 МВт и 47 ветряных турбин Siemens Gamesa 7 МВт общей мощностью 659 МВт, которых достаточно для питания 600 000 домов в Великобритании.Электроэнергия передается с помощью двух морских подстанций мощностью 4000 т.

.

Смотрите также