Selectăm și instalăm un generator eolian pentru o casă privată

Producători mondiali de turbine eoliene

1. Suzlon Energy este un producător de top de turbine eoliene nu numai în Asia, ci și în întreaga lume. Compania are treisprezece mii de specialiști care lucrează la zece fabrici din India, Belgia, SUA și China. Prima turbină eoliană a fost produsă în 1996, iar deja în 2000 a fost proiectată prima centrală electrică. Creșterea volumelor de producție, în conformitate cu cerințele pieței, a început să crească semnificativ în 2006. În prezent, compania indiană se află pe locul șase în ceea ce privește performanța produselor în cauză.
2. Din 2007, producătorul german ENERCON GmbH este lider în țările mondiale și în Germania, unde se află mai mult de cincizeci la sută din piață. Primele produse au ieșit de pe linia de asamblare în 1986. În prezent, fabricile sunt situate în India, Suedia și Portugalia.
3. Sinovel aparține primei întreprinderi din China care a dezvoltat, proiectat, fabricat și vândut parcuri eoliene onshore și offshore. Sinovel produce turbine pentru turbine eoliene cu o putere cuprinsă între 1,5 și 6,0 megawați. Produsele sunt împărțite în patru linii: SL1500, SL3000, SL5000, SL6000.
4. Producătorul de turbine eoliene Vestas Wind Systems are fabrici în Danemarca, Germania, India, România, Marea Britanie, Spania, Suedia, Norvegia, Australia, SUA și China. Compania produce turbine eoliene cu un diametru al rotorului de la patruzeci și șapte până la o sută șaizeci și patru de metri, cu o capacitate de 660 kW la 7 megawați.

Să faci o moară de vânt cu propriile mâini

Lucrarea principală care trebuie efectuată este fabricarea și instalarea unui rotor rotativ. În primul rând, ar trebui să alegeți tipul de structură și dimensiunile acesteia. Cunoașterea puterii necesare a dispozitivului și a capacităților de producție va ajuta la determinarea acestui lucru.

Majoritatea nodurilor (dacă nu toate) vor trebui făcute independent, astfel încât alegerea va fi afectată de cunoștințele pe care le are creatorul structurii, de ce dispozitive și dispozitive este cel mai bine familiarizat. De obicei, se realizează mai întâi o moară de vânt de probă, cu ajutorul căreia se verifică performanța și se precizează parametrii structurii, după care se încep fabricarea unei turbine eoliene funcționale.

Alegerea turbinelor eoliene

Morile de vânt de cea mai bună calitate sunt produse în Germania, Franța și Danemarca. Aceste țări produc turbine eoliene pentru a furniza energie electrică sectorului privat rezidențial, fermelor, școlilor și micilor puncte de vânzare cu amănuntul.În Rusia, din cauza costului scăzut al energiei electrice și a monopolului nespus asupra vânzării energiei electrice, turbinele eoliene, panourile solare și alte tipuri de energie alternativă nu sunt foarte frecvente.

Generatorul eolian mobil este potrivit pentru industria petrolieră sau echipele de asamblare care construiesc în câmp (prototip)

Dar costul ridicat al conectării instalațiilor îndepărtate la rețeaua electrică (mai sunt sate care nu sunt electrificate), grosolănia funcționarilor, procedurile îndelungate de deplasare și obținerea de specificații tehnice de la companiile cu monopol îi obligă pe proprietari să folosească energie alternativă pentru instalațiile lor.

În primul rând, trebuie să înțelegeți că eficiența unei turbine eoliene este de aproximativ 60%, există o dependență de viteza vântului și va fi necesară întreținerea periodică. Daca totusi te hotarasti sa optezi pentru o turbina eoliana, ar trebui sa stii. Alegerea unui generator eolian ar trebui să se bazeze pe circumstanțele specifice ale aplicării acestuia. Există evoluții și modele noi: cu eficiență sporită, verticală, orizontală, ortogonală, fără lamă.

Pentru afaceri sau o locuință privată, aceste date pot fi pe proiect sau pe facturile de energie electrică. Dacă trebuie să furnizați energie electrică cabanei, este selectat un model de turbină eoliană de 1-3 kW, invertorul are nevoie de putere redusă și vă puteți descurca fără baterii. Principiul de a avea o turbină eoliană dacha este simplu: există vânt - există electricitate, nu vânt - lucrăm în grădină sau în jurul casei. Puteți face singur un generator eolian simplu, doar colectați materialele necesare și conectați-le împreună.

Pentru o casă privată cu reședință permanentă, acest principiu nu va funcționa. Când adesea nu există vânt, trebuie acordată o atenție deosebită acumulatorului.Acest lucru necesită o capacitate mare. Cu toate acestea, pentru ca acesta să se încarce mai repede, generatorul de electricitate în sine trebuie să fie și de mare putere. Adică, nodurile individuale ale instalației sunt strâns interconectate între ele. O combinație mai fiabilă este o simbioză cu un generator diesel și panouri solare. Aceasta este o garanție 100% a disponibilității energiei electrice în casă, dar și mai scumpă.

Turbinele eoliene comerciale sunt acum utilizate pe scară largă. Energia electrică generată cu ajutorul lor este vândută către diverse întreprinderi care nu dispun de alimentare cu energie. De obicei, astfel de centrale electrice constau din mai multe turbine eoliene de diferite capacități. Tensiunea alternativă de 380 de volți pe care o generează este alimentată direct în rețeaua electrică a întreprinderii. În plus, turbinele eoliene pot fi folosite pentru a încărca un număr mare de baterii, din care energia convertită în tensiune alternativă este alimentată și în rețeaua electrică.

Turbine eoliene fabricate în Rusia

În cele mai multe cazuri, proprietarii de afaceri instalează turbine eoliene, panouri solare și generatoare diesel pentru nevoile producției proprii. Obținerea permisiunii de a vinde energie electrică în Rusia este, să spunem, o altă poveste. După un audit energetic, puterea este eliberată, de exemplu, prin înlocuirea lămpilor de iluminat cu LED-uri. Se calculează perioada de amortizare, în lipsa unui buget, modernizarea poate fi împărțită în etape.

Cât costă un generator eolian

Prețurile turbinelor eoliene fabricate în Rusia sunt mai mici decât cele germane, daneze sau indiene. Cele mai ieftine mori de vânt chinezești, deși calitatea lor este mult mai scăzută.Cele mai simple turbine eoliene pentru case private costă până la 500 USD. Ele pot fi folosite pentru generarea locală de energie, dar nu pot rezolva problema alimentării cu energie electrică completă acasă. Generatoarele eoliene mai puternice de la 3 kW pentru a asigura complet electricitatea unei locuințe vor costa mai mult.

Costul aproximativ al unui set de generatoare eoliene pentru o casă:

• pentru o casă mică privată (de la țară), putere 3 kW/72V, echiv. 1700-1800 $;
• pentru a furniza curent electric la cabana, putere 5 kW/120V, echiv. 4000 $;
• pentru a furniza energie electrică la mai multe case sau o fermă, putere 10 kW / 240V, echiv. 8500 USD.

Turbinele eoliene cu o axă verticală de rotație a producției rusești sunt la cerere specială. Printre avantajele acestui echipament:

1. viteze mici ale vântului necesare pentru mișcarea rotorului;
2. independență față de direcția vântului;
3. fundal cu sunet scăzut, fără vibrații;
4. Design sigur pentru păsări
5. nu este necesară pornirea forțată;
6. funcționează în orice condiții meteorologice, cu orice putere a vântului.

Componente și calcule

Costul construcției variază foarte mult, în funcție de designul morii de vânt și de componentele utilizate. Există două tipuri principale de turbine eoliene - cu axă orizontală de rotație (trebuie amplasată la o înălțime, optim 25-35 m) și cu axă verticală, care poate fi amplasată simplu la nivelul solului.

Pe lângă generatorul în sine, pentru morile de vânt cu axă orizontală de rotație, sunt necesare un rotor cu lame, o cutie de viteze și o coadă pivotantă, precum și o carcasă de protecție. Toate acestea sunt de obicei montate pe un catarg înalt.Deoarece catargul, de regulă, este o structură destul de masivă și înaltă, va fi necesar să puneți o fundație sub el, precum și să-l fixați cu cabluri extensibile suplimentare.

Pe lângă prețul total al structurii se adaugă și costul instalării cu macaraua. Pentru a evita construirea unui catarg înalt și costisitor, pentru turbinele eoliene mici, se folosesc din ce în ce mai mult modele cu axa verticală de rotație a rotorului, care sunt capabile să funcționeze la o înălțime mai mică la viteze ale vântului de 1 m/s. Dar astfel de sisteme sunt relativ noi, așa că încă nu au fost acumulate statistici clare privind funcționarea lor. Dau mai puțină energie electrică, dar sunt mult mai ieftine și nu la fel de zgomotoase, sunt mai ușor de făcut cu propriile mâini.

La sol, în interior, există un invertor pentru conversia curentului continuu de la generator în curent alternativ, un set de baterii, întrerupătoare și întreruptoare necesare redistribuirii energiei electrice primite și opririi dispozitivului în caz de urgență sau pentru reparații.

Cantitatea aproximativă de energie generată pe parcursul anului de o moară de vânt cu axă orizontală de rotație poate fi calculată folosind următoarea formulă empirică: E = 1,64 * D * D * V * V * V. Unde: E - energie electrică pe an (kWh / an), D - diametrul rotorului (în metri), V - viteza medie anuală a vântului (Domnișoară). După aceea, calculăm cantitatea și costul energiei electrice consumate de casa ta pe an, apoi înmulțim cifrele obținute cu 25-30 de ani - durata de viață estimată a morii de vânt. Pe baza acesteia, calculăm dimensiunea necesară a palelor și costul total aproximativ al structurii, în funcție de costul componentelor.

Dacă catargul poate fi construit independent, atunci este recomandabil să cumpărați echipamentul electric și moara de vânt în serie, asamblată din fabrică. Deși, meșterii au demonstrat în mod repetat exemple de turbine eoliene autoconstruite pentru casă pe baza componentelor altor dispozitive (generatoare electrice auto, echipamente industriale, reușesc chiar să folosească motoare electrice convertite de la electrocasnice), folosesc pale de rotor de casă și coadă.

Schemele, metodele și sfaturile sunt ușor de găsit pe internet sau în reviste tehnice de specialitate, dar în acest caz, toată responsabilitatea pentru performanța și siguranța turbinei eoliene construite va aparține numai dvs.

Evident, odată cu creșterea diametrului palelor rotorului și a înălțimii catargului și, în consecință, cu energia eoliană colectată mai mare, puterea generată crește, dar costul final al structurii crește proporțional.

Potrivit diferitelor estimări, costul construirii unei mici turbine eoliene pentru o casă este în intervalul 2-8 mii de dolari per 1 kW de energie electrică. Dacă nu aveți o sursă de alimentare centralizată acasă, o moară de vânt va costa, cel mai probabil, mai puțin decât instalarea unei linii electrice sau alimentarea unui generator diesel.

Dacă a fost conceput ca un mijloc de economisire, luați în considerare și trageți concluzii cu privire la necesitatea acestuia pentru locuință. Apropo, electricitatea generată de marile turbine eoliene industriale la 1 kW este deja mai ieftină decât energia electrică generată de centralele termice clasice. Costul energiei electrice la turbinele eoliene mici este puțin mai mare, dar în ultimii ani a scăzut constant.

În orice caz, dacă astăzi moara de vânt se dovedește a fi neprofitabilă, nu aruncați calculele făcute de dvs. - după un timp, apariția unor noi modele de generatoare cu indicatori de înaltă eficiență, modificările tarifelor la energie electrică vă pot schimba radical decizia anterioară. .

Urmăriți și situația cu tariful de alimentare, care se aplică în multe țări. În cadrul acestui tarif, energia electrică generată acasă folosind surse alternative, inclusiv energia eoliană, poate fi returnată în rețeaua electrică, primind o suprataxă pentru aceasta. Apariția unui tarif de alimentare în țară sau o modificare a ratei acestuia poate afecta semnificativ timpul de amortizare al unei mori de vânt și economiile pe care le aduce acasă.

Cele mai bune moduri de utilizare

Vântul bate neuniform, iar generarea crescută de energie electrică cu ajutorul acestuia va coincide rareori cu perioadele de consum maxim în casă. Prin urmare, este de dorit să aveți posibilitatea de a furniza sarcina necesară și de a utiliza toată energia electrică în exces generată de generatorul eolian - pentru încălzirea apei în cazan, încălzitoare electrice în interiorul casei care completează sistemul de încălzire, o pompă în puț. care pompează apă în rezervorul de pe acoperiș sau pentru sarcini și mai exotice, cum ar fi reîncărcarea bateriilor unui vehicul electric - toate acestea ar trebui să se pornească automat în cazul vântului puternic și cu un consum total scăzut.

În general, în condițiile climatului rusesc, cu ierni lungi și reci și viteze relativ scăzute ale vântului, cea mai eficientă din punct de vedere energetic și cea mai ieftină schemă este o turbină eoliană cu axă verticală de rotație instalată la nivelul solului sau pe un mic catarg de 5-10 m. înalt, ridicându-l deasupra acoperișului casei și încununează pomi fructiferi. Moara de vânt este conectată direct la un încălzitor electric separat și un cazan în interior, fără convertoare de curent și baterii.

Este foarte posibil să implementați o astfel de schemă cu propriile mâini, fără a implica instalatori. În acest caz, generatorul eolian produce în esență căldură pentru a încălzi casa, care, la rândul său, servește ca un acumulator de căldură adimensional și vă permite să nu vă faceți prea multe griji cu privire la schimbările neregulate ale energiei eoliene, folosind pe deplin toată energia electrică generată de vânt. generator. Mai mult, un astfel de sistem se dovedește a fi autoreglabil - un vânt puternic răcește casa mai repede, dar, în același timp, face posibil și ca un tandem al unui generator eolian și al unui încălzitor electric să o încălzească din interior.

Tipuri de turbine eoliene

Sunt utilizate două tipuri principale de mori de vânt, care au diferențe fundamentale:

• orizontală
• vertical

În ambele cazuri, vorbim despre axa de rotație a rotorului. Designul diferitelor modele de dispozitive orizontale diferă puțin unul de celălalt, reprezentând un fel de ventilator sau elice de uz casnic. Dispozitivele verticale au o varietate mult mai mare de tipuri de design, în exterior semnificativ diferite unele de altele. Să le luăm în considerare mai detaliat:

Mori de vânt orizontale

Structurile orizontale sunt mai eficiente, deoarece percep fluxul vântului doar cu partea de lucru a palelor.Rotoarele cu trei pale sunt cele mai utilizate pe scară largă, dar pentru modelele mici numărul de palete poate fi mărit.

Sunt structuri orizontale care sunt utilizate pentru fabricarea de modele industriale mari, cu o deschidere uriașă a lamei (mai mult de 100 m), care, atunci când sunt combinate, formează centrale electrice destul de productive. Statele din Europa de Vest, precum Danemarca, Germania, țările scandinave, folosesc activ morile de vânt pentru a asigura populația cu energie.

Dispozitivele au un dezavantaj - trebuie să fie îndreptate spre vânt. Pentru generatoarele eoliene mici, problema se rezolvă prin instalarea unei cozi ca un avion, care poziționează automat structura în vânt. Modelele mari au un dispozitiv special de ghidare care controlează poziția rotorului în raport cu debitul.

Structuri verticale

Generatoarele eoliene de tip vertical au o eficiență mai mică, drept urmare sunt folosite pentru a furniza energie numai consumatorilor individuali - o casă privată, o cabană, un grup de dispozitive etc. Pentru auto-producție, astfel de dispozitive sunt cele mai potrivite, deoarece au o gamă largă de opțiuni de proiectare, nu trebuie să urce un catarg foarte înalt (deși acest lucru nu este contraindicat pentru ele).

Rotoarele verticale pot fi asamblate din orice materiale la îndemână, orice tip dintr-o varietate de cele bine-cunoscute poate fi folosit ca probă:

• Rotoare Savonius sau Darier
• rotorul Tretiakov mai modern
• desene ortogonale
• dispozitive elicoidale etc.

Nu este nevoie să descriem toate tipurile în detaliu, deoarece numărul lor este în continuă creștere.Aproape toate noile dezvoltări se bazează pe o axă verticală de rotație și sunt destinate utilizării în case sau moșii private. Majoritatea dezvoltărilor oferă propria soluție la problema principală a dispozitivelor verticale - eficiență scăzută. Unele variante au rate destul de ridicate, dar au o structură complexă a cocii (de exemplu, designul lui Tretiakov).

Principii de selecție

Pentru început, formulăm problema pe care ne angajăm să o rezolvăm: de ce anume aveți nevoie de energie eoliană, ce proces va asigura aceasta. Cu alte cuvinte, care va fi consumatorul. În continuare, procesul de creare a unui proiect pentru o viitoare turbină eoliană: va trebui să decideți ce tip va fi, cum exact va fi transmisă energia consumatorului final (curent electric sau mecanic - sub formă de cuplu, mișcări de translație, cumva altfel).

În articol vom vorbi despre tipurile de cel mai important element al unei turbine eoliene - rotorul, vom analiza avantajele și dezavantajele fiecărei opțiuni. Vom aborda și subiectul utilizării energiei generate. Sperăm că aceste informații vă vor ajuta în etapa de proiectare a unității.

Sperăm că aceste informații vă vor ajuta în etapa de proiectare a unității.

Cât costă un generator eolian pentru o casă

Mai jos sunt preturile la generatoarele eoliene pentru casa si gradina. De regulă, puterea unor astfel de instalații este în intervalul 5-50 kW.

• 3 kW, 48 volți. Sunt utilizate atât sursa de alimentare auxiliară, cât și principală. Energia generată de astfel de modele este suficientă pentru a asigura durata de viață a cabanei. Prețul este de aproximativ 90 de mii de ruble;
• 5 kW, 120 volți.Acest generator eolian va alimenta o casă întreagă cu un număr mare de aparate electrice fără probleme. Prețul este de 200-250 de mii de ruble;
• 10 kW, 240 volți. Astfel de generatoare eoliene pot furniza energie electrică unei ferme sau mai multor clădiri rezidențiale. Există multe exemple când astfel de instalații sunt folosite pentru a genera energie în supermarketuri mici, garaje etc. Prețul este de aproximativ 400 de mii de ruble;
• 20 kW, 240 volți. Acest lucru este suficient pentru a furniza energie electrică unei stații de distribuție a apei. Prețul este de aproximativ 750 de mii de ruble;
• 30 kW, 240 volți. Un astfel de generator eolian va furniza energie electrică unui bloc de apartamente de 5-7 etaje. Costul de instalare este de aproximativ un milion de ruble;
• 50 kW, 380 volți. Astfel de instalații sunt folosite în industrie. Nu sunt potrivite pentru uz casnic. Prețul este de peste 3 milioane de ruble.

Câmpuri de turbine eoliene

Avantajele și avantajele parcurilor eoliene

• Energie regenerabilă gratuită. Energia eoliană este regenerabilă și gratuită. Morile de vânt nu emit CO₂ sau alte substanțe nocive. Vântul este o sursă ideală și infinită de energie. Construirea mai multor parcuri eoliene duce la o reducere a apariției centralelor electrice care emit substanțe nocive în atmosferă.
• Diversitate. Utilizarea energiei eoliene promovează o varietate de surse de energie și minimizează dependența de centralele convenționale sau de alte tipuri de generare de energie.
• Viitor. Energia eoliană are viitor! Crearea de noi parcuri eoliene duce la dezvoltarea tehnologică, inovarea tehnică și crearea de noi locuri de muncă.
• Costuri în scădere.Costurile energiei eoliene au scăzut semnificativ în ultimii ani. În ultimii douăzeci de ani, costul a scăzut cu până la 80%, făcând din acest tip de energie în prezent cea mai profitabilă dintre toate tipurile de centrale electrice.
• Profit suplimentar. Proprietarul amplasamentului pe care se află parcurile eoliene se poate aștepta să profite de pe urma închirierii acestui teren, întrucât suprafața efectivă necesară pentru centrala este mică. În plus, terenul pe care se află centrala poate fi folosit în agricultură (pentru cultivarea diferitelor culturi), întrucât stațiile nu au emisii nocive.
• Prudenţă. Durata de viață a unei astfel de centrale electrice este în medie de 20-30 de ani, iar după dezmembrarea acesteia nu mai rămân urme - nici în peisaj, nici în atmosferă.
• Eficienţă. Procesul de funcționare al parcurilor eoliene este destul de simplu, timpul de asamblare este foarte scurt, iar costurile de exploatare și întreținere sunt, de asemenea, destul de mici. Centrala produce de 85 de ori mai multă energie decât consumă. Are, de asemenea, pierderi relativ mici în timpul transportului de energie.
• Adopţie. Înființarea unui parc eolian se bucură de acceptarea publicului. Marea majoritate a oamenilor înțeleg și susțin beneficiile utilizării acestei forme de energie.

Instalați sau nu

Când decideți dacă instalați un parc eolian, trebuie să obțineți următoarele date inițiale:

• Viteza medie a vântului la locul de instalare în metri pe secundă. În prima aproximare, imaginea este dată de o hartă a vântului din Rusia. Dar într-o anumită locație de instalare, pot exista diverși factori care afectează viteza vântului, de exemplu, dealuri, albii râurilor.Pentru a determina cu precizie harta anuală a vântului, puteți folosi girouța Wild, un anemometru sau puteți efectua observații zilnice ale naturii înconjurătoare.

• Disponibilitatea sursei de alimentare centralizate, costul unui kilowatt-oră și posibilitatea de a pune o linie electrică.

Algoritmul pentru evaluarea rambursării unei mori de vânt este următorul:

• În funcție de harta vântului și de caracteristicile tehnice ale dispozitivului, determinați puterea generată pentru perioadele de vară și iarnă sau lunar. De exemplu, pentru dispozitivul de 2 kW discutat mai sus, puterea generată la o viteză de 5 m/s va fi de 400 W;
• Pe baza datelor obținute, determinați capacitatea anuală generată;
• Pe baza costului unui kilowatt-oră, determinați prețul energiei electrice generate;
• Împărțiți costul setului de turbine eoliene la cifra rezultată și obțineți rambursarea în ani.

Pentru a face ajustări la calcul, luați în considerare:

• Bateriile vor trebui schimbate cel puțin o dată la trei ani;
• Durata de viață a unui generator eolian modern este de 20 de ani;
• Dispozitivul trebuie întreținut. Costul și termenii serviciului trebuie clarificați cu vânzătorul de echipamente;
• Costul unui kilowatt-oră crește în fiecare an, în ultimii 10 ani a crescut de peste 3 ori. Creșterea tarifelor este planificată pentru 2017 cu cel puțin 4%, așa că putem proceda de la această creștere a prețurilor la energie electrică.

Dacă cifrele de amortizare obținute nu sunt satisfăcătoare, dar doriți să aveți o sursă alternativă de energie sau nu există posibilitatea de a vă conecta la o sursă de alimentare centralizată, atunci ar trebui să luați în considerare opțiuni pentru creșterea eficienței morii de vânt și reducerea costului acesteia. instalare si intretinere.

Sunt posibile următoarele opțiuni:

• Instalarea mai multor dispozitive de putere mai mică în loc de unul mare.Acest lucru va reduce prețul echipamentelor principale, va reduce costurile de instalare și întreținere și va crește productivitatea datorită faptului că turbinele eoliene mici sunt mai eficiente la viteze reduse ale vântului;
• Instalarea unui sistem special de management al energiei de rețea, combinat cu un sistem central de alimentare cu energie. Astfel de dispozitive sunt disponibile comercial astăzi.