Ветрогенератор 💨 своими руками — самый простой способ создания

В этой статье мы подробно разберем, как сделать ветрогенератор своими руками. Ведь быт современного человека без электроэнергии – трудно представим. И даже небольшие перебои в подаче электричества становятся порой «парализующим моментом» для нормальной жизни в собственном доме. А такие неполадки, приходится признать, для некоторых загородных поселков или населенных пунктов в сельской местности – увы, не редкость. Значит, необходимо каким-то образом обезопасить себя от неприятностей, обзавестись резервным источником энергии. А если принять в расчет еще и постоянно растущие тарифы, то наличие собственного источника, да еще и работающего практически «забесплатно», становится заветной мечтой многих владельцев домов.

Ветрогенератор своими руками

Одним из направлений развития «бесплатной энергетики» в наше время является использование энергии ветра. Многие, наверное, видели впечатляющие картины огромных ветряков, успешно применяемых в некоторых странах Европы – кое-где доля выработанной ветром энергии уже достигает нескольких десятков процентов от общего объема. Вот и возникает соблазн – а не попробовать ли и мне сделать ветрогенератор своими руками, чтобы раз и навсегда получить независимость от электросетей?

Вопрос резонный, но следует сразу несколько охладить пыл «мечтателя». Чтобы создать действительно качественную, производительную установку по выработке электроэнергии, требуются немалые знания в механике и электротехнике. Нужно быть весьма опытным мастером на все руки – предстоит целый ряд операций высокой сложности, требующих точного проектирования  и квалифицированного подхода в исполнении. По совокупности этих причин, как можно судить по обсуждениям на форумах, довольно много «соискателей» либо не получили ожидаемого результата, либо и вовсе отказались от задуманного проекта.

Поэтому в данной статье будет дана обзорная картина, показывающая общие проблемы и направления их решения в процессе создания ветрогенераторов. Можно будет примерно оценить масштабность работ и трезво взвесить свои возможности – стоит ли браться самому.

Что это такое – ветрогенератор? Общее устройство системы

Существует несколько способов получения электрической энергии – за счет воздействия потоком фотонов (световой, например, солнечные батареи), за счет определенных химических реакций (широко применяется в элементах питания), за счет разницы температур. Но шире всего в настоящее время используется преобразование кинетической энергии в электрическую. Это преобразование происходит в специальных устройствах, которые как раз и называются генераторами.

Принцип работы генератора преобразователя кинетической энергии в электрическую, раскрыт и описан еще в XIX веке Фарадеем.

Принцип устройства простейшего электрического генератора

Он заключается в том, что если проводящую рамку разместить в изменяющемся магнитном поле, то в ней будет индуцироваться электродвижущая сила, которая при замыкании цепи приведет к появлению электрического тока. А изменение магнитного потока можно добиться вращением этой рамки в магнитном поле, или создаваемом постоянными магнитами, или появляющегося в обмотках возбуждения. При изменении положения рамки меняется величина пересекающего ее магнитного потока. И чем выше скорость изменения, тем больше показатели и наводимой ЭДС. Таким образом, чем больше оборотов передается ротору (вращающейся части генератора), те большего напряжения можно добиться на выходе.

Схема, безусловно, показана с большими упрощениями, просто для уяснения принципа.

Передача вращения на ротор генератора может осуществляться по-разному. И один из путей найти бесплатный источник энергии, который приведет в движение кинематическую часть устройства – это «поймать» силу ветра. То есть примерно так же, как это удалось сделать когда-то создателям ветряных мельниц.

Таким образом, устройство ветрового генератора подразумевает наличие генерирующего устройства и механизма передачи его статору вращательного движения, то есть ветряка. Кроме того, обязательным условием становится конструкция, обеспечивающая надежную установку системы, так как ее часто приходится размещать на немалой высоте, чтобы полноценной «ловле ветра» не мешали естественные или искусственные препятствия. В ряде случаев используется еще и кинематическая передача, предназначенная для повышения количества оборотов ротора.

Один из примеров повышающей передачи вращения от ветряка на генератор

Но и это – еще не все. Наличие и скорость ветра – величины чаще всего крайне непостоянные. И ставить потребление выработанной энергии в зависимость от «капризов погоды» — дело неразумное. Поэтому ветрогенератор обычно работает в связке с системой аккумуляции энергии.

Примерная схема организации питания приборов потребления от электроэнергии, выработанной ветрогенератором

Выработанный ток выпрямляется, стабилизируется и через специальное устройство-контроллер или поступает непосредственно на дальнейшее потребление, или перенаправляется на зарядку включённых в схему мощных аккумуляторов. С аккумуляторов через инвертор, преобразующий постоянный ток в переменный нужного напряжения и частоты, питание поступает к точкам потребления. Аккумуляторы становятся своеобразным буферным звеном: если текущая нагрузка меньше текущей (очень зависимой от силы ветра) мощности генератора, или если на протяжении какого-то времени и вовсе не подключены приборы потребления, то идет зарядка батарей. Если нагрузка становится выше вырабатываемой мощности –  батареи разряжаются.

Интересный момент – именно эта особенность ветровой энергетической установки позволяет планировать мощность самого генератора, не исходя из пиковых показателей нагрузки (за это будет отвечать в большей мере инвертор), а отталкиваясь из прогнозируемого потребления энергии в течение определенного периода (например, месяца).

Безусловно, в быту могут использоваться и более простые схемы. Например, ветровая установка просто обслуживает какое-то низковольтное осветительное оборудование и т. п.

Плюсы и минусы ветровых электростанций

Для примера посмотрим вначале на простейшую конструкцию ветрогенератора, которую сможет собрать даже школьник средних классов. Практическое применение такой «электростанции» – не особо широкое, но просто чтобы расширить свое понимание и обрести некоторые навыки – почему бы и нет?

Узнайте, как сделать солнечный воздушный коллектор своими руками, а также ознакомьтесь с подробным руководством, в специальной статье на нашем портале.

Миниатюрный ветрогенератор из старых компьютерных комплектующих

Понятно, что надеяться на сколь-нибудь значимое подспорье в плане экономии электроэнергии с такой «мини-электростанцией» — по меньшей мере наивно. Но задача иногда ставится иначе – создать источник питания для походных условий, например, для подключения небольшого фонаря  подсветки в палатке, для обеспечения работы радиоприемника, для возможности подзарядить гаджеты.

Встречается немало предложений использовать для подобных целей генератор, изготовленный из компьютерного кулера или электромотора от отслужившего свое принтера. Давайте посмотрим, что из этого может получиться.

Иллюстрация	Краткое описание выполняемой операции
	Для начала – попытка сделать что-либо серьезное их обычного корпусного кулера. Питается такой вентилятор постоянным током, 12 вольт.
	В качестве привода используется бесщёточный двигатель, с обмоткой на статоре…
	…и расположенными кольцом постоянными магнитами на роторе.
	Некоторым может показаться, что достаточно совершить обратные действия, то есть подать вращающий момент на крыльчатку – и спокойно снять генерированное напряжение с контактов на входе (который превратиться в выход). Однако, это не совсем так. Простенький опыт показывает, что если раскрутить крыльчатку и подсоединить какой-нибудь маломощный светодиод к контактам разъема кулера, то, да, можно будет наблюдать не особо яркое его свечение. Но это, увы, предел возможностей такого «генератора».
	Причина – в нерациональной для генерации тока схеме расположения обмоток статора. Наводимые в них ЭДС в значительной мере «гасят» друг друга, и суммарные показатели напряжения получаются очень «скромными».
	Можно попробовать перемотать катушки статора – хотя бы в целях эксперимента. Для этого кулер придется разобрать. Вначале аккуратно поддевается ножом и снимается круглая наклейка, закрывающая все «внутренности» этой сборки.
	Вот что открылось под ней. Снимается центральная заглушка, под которой расположен подшипник крыльчатки-ротора с фиксатором.
	Производится разборка этого узла – снимается стопорная шайба, а затем аккуратно извлекаются шайбы подшипника скольжения.
	После этого крыльчатка-ротор свободно вынимается из корпуса-статора.
	Вот так выглядят обмотки статора, которые придется заменить.
	С платы аккуратно выпаиваются провода питания кулера.
	Чтобы снять старую обмотку, проще всего будет просто перерезать витки ножом…
	…а затем постепенно аккуратно удалить обрезки проволоки.
	В итоге должен получиться вот такой голый якорь статора. Как видно, на нем четыре сердечника, расположенных крестом. На них и будет наматываться новая обмотка.
	Работа несложная, но может показаться утомительной. Все четыре обмотки должны быть выполнены из одного провода, без разрывов. То есть их расположение будет последовательным. Число витков – чем больше, тем лучше. Соответственно, чем тоньше будет провод для намотки – тем больше получится витков. Естественно, количество витков на каждом из сердечников должно быть одинаковым – так что при выполнении операции намотки придется внимательно их считать. А вот направление обмотки будет меняться. На первом сердечнике витки ложатся по направлению часовой стрелки.
	Следующий сердечник: направление намотки витков – против часовой стрелки.
	На третьем сердечнике – вновь по часовой стрелке.
	И последний сердечник – витки против часовой стрелки.
	Статор после намотки. С двух концов этой обмотки будет сниматься сгенерированное напряжение – все по схеме простейшего генератора переменного тока.
	Плата, которая стояла в статоре кулера (с электролитическими конденсаторами) в данном случае не нужна – ее можно просто удалить. Статор заводится в свое гнездо – для его точной посадки там имеются шлицы.
	Концы проводов через окошко в корпусе выводятся вниз.
	К ним можно после зачистки и облуживания сразу припаять провода, которые пойдут на выпрямитель.
	Затем на место устанавливается крыльчатка-ротор. Производится сборка подшипника и фиксация стопорной шайбой – в противоположном проведенной разборке порядке
	Получившийся генератор будет выдавать переменное напряжение. То есть необходимо установить выпрямитель – диодный мост. Можно использовать готовую сборку, либо спаять самостоятельно из четырех диодов. Для сглаживания пульсации рекомендуется дополнить схему электролитическим конденсатором, естественно, с соблюдением полярности контактов. На иллюстрации показана очень упрощенная сборка схемы, так как вся работа проводится, по сути, лишь в экспериментальных целях. В качестве нагрузки к выпрямителю подключено четыре параллельно соединенных светодиода.
	Теперь – практическая проверка возможностей получившегося ветрогенератора. Крыльчатке рукой придается максимально возможное вращение. Да, светодиодная сборка отреагировала свечением, но назвать это успехом – вряд ли можно. Свечение неустойчивое, довольно тусклое. А замер напряжения показывает, что на максимальных оборотах оно едва достигает 2.3 вольт. Про силу тока и говорить не приходится. Возможные причины – слишком большой просвет между якорем статора и постоянным магнитом ротора. Для режима электропривода – достаточно, а вот для генератора – явно нет. Кроме того, и магнитные качества ротора – весьма слабенькие. И плюс ко всему – часть выработанной энергии неизбежно теряется в выпрямителе. Имеет ли смысл проводить в данном случае какую-либо доработку такого генератора? – наверное, нет. Вряд ли из подобной схемы можно будет «выжать» что-нибудь серьезное.
	Теперь – попытка использовать в качестве генерирующего устройства электропривод от разобранного принтера. Электродвигатель здесь коллекторный, со щетками, и это позволяет снимать постоянное напряжение, не прибегая к применению диодного моста. То есть потери однозначно будут меньше. Кроме того, никаких переработок (перемоток, перепаек контактов) при этом не требуется.
	Соединение вала электромотора (генератора) с крыльчаткой (опять же, взятой от обычного кулера), произведено с помощью муфты-переходника, на которой расположены две пары симметрично расположенных фиксирующих винтов.
	Одной парой винтов поджимается ось крыльчатки, второй – вал электромотора.
	Сам электродвигатель после припаивания проводов размещается в штатном цилиндрическом кожухе.
	При желании несложно придумать для такого ветрогенератора дополнительный корпус со стойкой (кронштейном) для закрепления, например, к оконной раме на балконе, или с подставкой, для временной установки, скажем, «на природе». Кроме того, как видно на иллюстрации, мастер придумал для своей модели еще и обтекаемый аэродинамический колпак.
	Что показали испытания этой модели? Если скорость ветра менее 4÷5 метров в секунду, то просто рабочей площади крыльчатки становится недостаточно, чтобы придать генератору сколь-нибудь значимую для выработки электроэнергии угловую скорость. При скорости в 5 м/с и выше ветрогенератор «оживает». Например, обеспечивает достаточно яркое свечение светодиодного фонаря.
	Вполне может он служить при таких условиях и источником питания для обычного небольшого радиоприемника. Уже положительный результат!
	А вот эксперимент с зарядкой мобильного телефона, увы, окончился неудачно. Да, на дисплее мобильника появляются признаки подключения зарядного устройства. Но этим все и ограничивается – самой зарядки не происходит. Объясняется просто – при вполне приемлемом напряжении на выходе сила тока в цепи зарядки, как показали замеры, не превышает 50 мА. То есть такой силы просто недостаточно, чтобы «впихнуть» заряд в аккумулятор. Для этого требуется хотя бы 0,5 А, то есть вдесятеро больше.

Но все же найти применение такому мини-ветрогенератору можно – в качестве источника питания дежурного освещения, светового маячка во дворе (в саду) или, опять же, радиоприёмника при выездах на природу.

Ну и плюс опыт выполнения подобных электромонтажных работ – он для многих начинающих вообще бесценен.

Но это, конечно, «игрушки» и пора перейти к более серьезным задачам.

Какие могут быть препятствия к установке личного ветрогенератора?

Прежде чем приступать к реализации такого довольно масштабного проекта, хозяину было бы логичным поинтересоваться, не будет ли к этому препятствий, так сказать, административного плана. Что об этом говорит законодательство?

• А говорит оно то, что если выходная мощность планируемого к установке ветрогенератора не превышает 1 кВт, то это вообще рассматривается, как одна из разновидностей бытовых приборов. То есть никак не попадает ни под какую регламентацию.

А что такое мощность в 1 кВт? Не слишком много, но вполне достаточно, например, для дачного или даже небольшого жилого дома. Если не применять отопительные электрические приборы, электроплиту, бойлер и иную мощную технику, то совокупно на все освещение, питание телевизора, ноутбука, на зарядку гаджетов – с лихвой будет хватать. И даже некоторый домашний электроинструмент, при разумном подходе к одновременному подключению устройств, можно будет использовать.  А с мощной аккумулирующей установкой откроются и более широкие возможности – за счет накопления энергии в периоды, когда потребление отсутствует или минимально.

Мощности ветрогенератора в 1 кВт, при которой он вообще с точки зрения закона рассматривается как бытовой прибор, порой бывает вполне достаточно для полного обеспечения небольшого загородного домика

• Не стоит переживать и хозяевам участков, собравшимся устанавливать более мощную систему. Порог, определяющий необходимость сертификации энергетических установок – 75 кВт. То есть никакие чиновники местной власти не имеют права своим решением потребовать прохождения каких-то разрешительных процедур.

Правда, перед началом реализации проекта стоит все же поинтересоваться особенностями регионального законодательства – нет ли там какой-то лазейки для «чиновничьего беспредела».

• Не облагаются такие электростанции и никакими налогами. Ветер пока что еще остается «бесплатным ресурсом», и если генератор используется исключительно для личного потребления энергии, то претензий к владельцам возникать не должно.
• Иное дело – конструкционные особенности ветряка. Иногда могут быть установлены ограничения на высоту мачты – этим стоит поинтересоваться заранее. Например, вблизи линий электропередач, вышек связи, аэродромов и т.п. Возможны и иные ограничения на высоту индивидуальных построек и сооружений. Иногда претензии приходят и со стороны экологических служб – дескать, самостоятельно установленные мачты могут стать помехой свободному перелету птиц. Маловероятно – но все же…
• Установленный и работающий ветрогенератор не должен стать причиной конфликта с соседями по участку. А вот здесь разнообразие претензий, в том числе и надуманных, бывает очень широким.

— Так, соседям может внушать опасение установленная мачта – что она в случае падения рухнет на забор и их участок. Вполне закономерная претензия.

— Далеко не все ветрогенераторы работают тихо. Наоборот – от некоторых исходит весьма внушительный низкочастотный шум и вибрация. И если хозяева, бывает, с этим готовы мириться, то соседям такой раздражающий фактор – совсем ни к чему. Значит, придется или договариваться, или принимать какие-то меры для недопущения сильного шума, или отказываться от ветряка.

Мощные промышленные ветровые турбины вообще по нормативам не должны располагаться ближе 300 метров от жилых домов. И даже на таком расстоянии шум и вибрации могут ощущаться.

Если вы уверены в своей правоте в этом вопросе, то уровень шума желательно измерить с помощью специального прибора — пригласить для этого специалиста и зафиксировать показатели документально. Появится весомый аргумент при решении возможных конфликтов.

— Не исключены претензии (возможно, что и «высосанные из пальца»), что после запуска такой мини-электростанции у соседей ухудшился прием телевизионного или радиосигнала, снизилось качество мобильной телефонной связи.

— Возможны и иные претензии, степень серьезности которых во многом зависит от уровня «мирного сосуществования» с соседями.

Узнайте, какие автономные электростанции для загородного дома возможно выбрать, в специальной статье на нашем портале.

Как быть? Выход видится один – договариваться заранее, а со своей стороны – постараться смонтировать систему так, чтобы она действительно причиняла минимум беспокойства (для себя же лучше). Если договоренность достигнута, и претензий к работающему вертогенератору у соседей нет, то это будет разумным закрепить каким-то произвольным, но письменным соглашением. Ощущения – дело субъективное, и то что сегодня кажется приемлемым, однажды, в период плохого настроения соседей, может «сменить полярность». И даже если вы будете уверены в том, что предъявляемые претензии надуманные – доказать обратное будет практически невозможно или чрезвычайно сложно.

• Кстати, еще раз вспомним о вибрации. Ветряки с мощностью более 1,5÷2 кВт ни в коем случае не рекомендуется устанавливать на крыше дома. Вибрационное воздействие вполне способно сделать свое «черное дело», постепенно расшатывая стропильную систему с кровлей или даже другие конструктивные элементы здания.
• При выборе места установки ветряка следует не упускать из виду и вопросы личной безопасности. Вращение лопастей даже при умеренном ветре происходит с очень высокой линейной скоростью. Случайно отколовшийся осколок или элемент крепежа может развить скорость более 100 км/час, то есть представлять весьма серьезную опасность для человека.

Насколько выгодной (или наоборот) может оказаться реализация проекта?

Как уже становится потихоньку понятно, проблем с установкой ветровой электростанции – больше, чем хотелось бы. И при этом еще необходимо трезво оценивать реальные условия. Прежде всего – средний уровень ветров, характерных для данной местности. Иногда просто не имеет смысла связываться.

Карта-схема среднегодовой скорости ветра на территории России

На карте-схеме выше показаны примерные значения среднегодовой скорости ветра по регионам России. Понятно, что эти данные – ну очень ориентировочные. Но их всегда можно уточнить в местной метеорологической службе. Или, наверняка, их знают и в строительных компаниях города (района).

Плюс к этому (точнее сказать – минус) – свободному движению ветра могут мешать естественные (складки рельефа, высокие деревья и т.п.) или искусственные (высокая застройка) препятствия. В таких условиях приходится увеличивать высоту мачты, чтобы «поймать» ветер над препятствием, но это превращается в очень сложную, дорогостоящую и небезопасную технологическую проблему.

Наверное, будет интересно заранее посмотреть, на что можно рассчитывать. То есть какой ожидаемый приток бесплатной энергии возможен в зависимости от мощности генератора и среднегодовой скорости ветра.

Смотрим в таблицу.

(Значения паспортной мощности указаны для скорости ветра в 12 м/с – именно такой показатель очень часто встречается в технических характеристиках установок, предлагаемых в продаже – от него идёт расчет номинальных значений).

Ожидаемое количество выработанной электроэнергии (кВт в месяц) в зависимости от номинальной мощности ветрогенератора и среднегодовой скорости ветра в месте его установки.

Номинальная мощность ветрогенератора, кВт, рассчитанная для скорости ветра 12 м/с	Среднегодовая скорость ветра в месте установки ветрогенератора, м/с
	2,0	2,5	3,0	4,0	5,0	6,0
0,3	1.5	3	4.5	12	36	108
1,0	4.8	9.6	14.4	38.4	115	345
2,0	9.6	19.2	28.8	76.8	230	690
3,0	14.4	28.8	43.2	115	345	1035
5,0	24	48	72	192	575	1725

И видим, что ожидать каких-то чудес – не приходится.

Например, довольно мощный, недешевый и сложный в установке ветрогенератор паспортной номинальной мощностью в 3 кВт, размещенный на местности, где среднегодовая скорость ветра не превышает 3 м/с, выработает в течение месяца всего 43,2 кВт электроэнергии. И это еще – в лучшем случае, и без учета неизбежных потерь при передаче и преобразовании электрического тока.

Вот и считайте, какова предполагается экономия, выраженная в рублях (с привязкой к местным тарифам), и за какое количество лет ветровая энергетическая установка в таких условиях себя окупит…

Такая таблица хороша в том случае, если известна номинальная мощность приобретаемой готовой модели. А как спрогнозировать мощность, если ветрогенератор планируется изготавливать самостоятельно?

Подсчитать мощность ветрового потока можно по следующей формуле:

W = 0.5 × ρ × Sr × V³

Символами в формуле обозначены:

W — мощность ветрового потока, проходящего через определенную площадь.

ρ — плотность воздуха (можно принять усредненное значение 1,25 кг/м³).

Sr — площадь, с которой «снимается» энергия ветра. В приложении к горизонтальным ветрогенераторам – это площадь ротора, то есть круга, ограниченного длиной лопастей.

V -— расчетная скорость ветра.

Понятно, что далеко не вся энергия, переносимая ветром, будет преобразована в электрическую. Часть воздушного потока расходуется на образование завихрений, на обтекание конструкции. Кроме того, неизбежны потери общего плана, свойственные для любых механизмов – преодоление силы трения, нагрев и т.п. В итоге обычно можно всерьез говорить о полезном использовании всего порядка 30÷40% от потенциала ветрового потока.

Поэтому формулу лучше представить вот в таком виде:

Wg = 0.5 × ρ × ξ × Sr × V³ × ηg × ηr

Разбираемся с добавившимися в формулу величинами:

ξ — это коэффициент использования ветровой энергии. С некоторой долей условности его можно назвать и коэффициентом полезного действия ветрогенератора. В реальных условиях эксплуатации даже для быстроходных установок с лопастями аэродинамического профиля, при номинальных показателях скорости ветра значение коэффициента обычно лежит в пределах 0,35÷0,45. Для расчетов прогнозируемой мощности энергоустановки можно взять усредненное значение — 0,4. Только в некоторых высокотехнологичных ветрогенераторах с практически идеальными аэродинамическими формами лопастей удается достичь значения этого коэффициента в 0,5 или даже несколько выше.

ηg — коэффициент полезного действия самого генератора. Обычно не поднимается выше 0,85.

ηr — коэффициент полезного действия редуктора (если он используется в схеме). Тоже обычно ограничивается показателем 0,9. Если вращение передается на генератор напрямую, без механического преобразования, то эту величину можно оставить равной 1,0.

Вот с этой формулой уже можно подсчитать более приближенные к реалиям показатели мощности планируемого к установке ветрогенератора.

Чтобы облегчить читателю задачу, составлен специальный онлайн-калькулятор, который выполнит расчеты буквально за секунды.

Калькулятор расчета прогнозируемой мощности ветрового генератора

Перейти к расчётам

Обычно расчеты проводят для двух скоростей ветра.

• При указании среднегодовой скорости можно представить, на какое количество выработанной энергии можно рассчитывать в определенный период времени – обычно это исчисляется месяцами или даже полным годом.
• Номинальная же мощность установки обычно вычисляется по так называемой расчётной скорости ветра, которая, впрочем, не должна превышать среднегодовую более, чем в 1.5 ÷ 2.0 раза.

Итак, прежде чем приступать к реализации задуманной установки ветрогенератора, стоит все же просчитать, на что можно рассчитывать при его дальнейшей эксплуатации. В большинстве случаев говорить о реальном режиме экономии материальных средств – неблагоразумно. Затраты на приобретение системы (или комплектующих для ее создания) и ее установку ожидаются немалые, а отдача, как видно по расчетам – не особо впечатляющая.

Иными словами, такой проект можно назвать, скорее, инвестицией в будущее, но никак не ожидать от запуска энергетической установки сиюминутной отдачи. Правильнее, наверное, ее будет рассматривать в качестве вспомогательного источника энергии или резервного, на случаи перебоев в линиях электропередач, если этим грешат местные электросети.

Цены на солнечные модули DELTA

Солнечный модуль DELTA

Иное дело, если по каким-либо причинам подведение ЛЭП к объекту (дому) становится или невозможным, или чрезвычайно затратным. Тогда, действительно, приходится рассчитывать только на автономные источники электроэнергии. В таких ситуациях видится оптимальным сочетание ветрового генератора и дизельной (бензиновой) энергетической установки. При хороших показателях скорости ветра энергообеспечение ложится на ветрогенератор, в периоды штиля или очень слабого ветра придётся переходить на жидкотопливный агрегат.

Примерная блок-схема автономной системы энергоснабжения дома с использованием нескольких источников выработки энергии

Кстати, еще одним помощником в общей схеме энергообеспечения дома могут стать и солнечные батареи – этот источник при создании полностью автономной системы тоже никак нельзя сбрасывать со счетов.

Основные узлы и агрегаты самостоятельно создаваемого ветрогенератора

Еще раз повторимся – целью статьи не является публикация точных чертежей и инструкций по самостоятельной сборке ветрового генератора. По мнению автора – это и вовсе сделать невозможно, по крайней мере в полном отрыве от информации о конкретных условиях установки такой системы. А тот массив публикаций в интернете, который преподносится в качестве руководств к созданию ВУЭ своими руками – по большей части таковым не является.

Без расчетов, без детально продуманного проекта, без багажа определённых знаний и умений приступать к такому делу и вовсе не стоит. А проектирование действительно работающей и приносящей ощутимый эффект системы – все же задача для специалистов.

Но народный энтузиазм – неистребим, и многие домашние мастера на свой страх и риск все же стремятся создать такие источники автономного питания. И если желание попробовать собственные силы преобладает, то можно подсмотреть, как это уже пытались сделать другие.

Итак, конструктивно всю систему можно разделить на несколько основных узлов и агрегатов:

• Ветряк с устройством стабилизации положения и с передачей вращательного момента на вал генератора.
• Конструкция, обеспечивающая установку ветряка с генератором на требуемой высоте.
• Собственно, само генерирующее устройство, в котором происходит преобразование вращательного движения в электрическую энергию.
• Электрическая схема, обеспечивающая контроль и дальнейшее использование выработанной энергии.

Электрическую часть «оставим в покое» — здесь вообще отдельный вопрос, требующий очень пристального профессионального рассмотрения. А с остальными попробуем внести некоторую ясность.

Конструкция ветряка

Ветряк – самая заметная часть общей конструкции. Именно ему «поручается» преобразовать поступательно перемещение воздуха (ветра) во вращательное движение ротора генератора. И, как мы видели из расчетов, размеры ветряка напрямую влияют на мощностные показатели энергоустановки — чем больше площадь охватывания ветром, тем больших результатов можно ожидать.

По расположению оси вращения ветряки могут быть горизонтальными и вертикальными.

Ветряки с горизонтальной осью вращения

Ветряки горизонтального исполнения отличаются большим количеством оборотов и более высокими показателями мощности. Опять же, в силу немалой площади, с которой снимается кинетическая энергия ветра.

Ветряк с горизонтальным расположением оси вращения. Такие модели обычно отличаются более высокими показателями скорости и преобразуемой энергии.

Лопасти ветряка могут быть жесткими или парусного типа. Но парусные, хотя они зачастую бывают и легче, и проще в изготовлении, не показывают нужных для эффективного ветрогенератора значений скорости вращения. Обычно их применяют в тех механизмах, где важно само стабильное вращение, так сказать, «ради вращения». Классическим примером могут служить ветряные мельницы или помпы.

Ветряк с лопастями парусного типа – высоких скоростей и показателей мощности от такого ожидать не приходится

Кроме того, парусные лопасти не столь долговечны и требуют довольно частного ремонта – перетяжки.

А для выработки электроэнергии оптимальным вариантом все же считаются жесткие лопасти с аэродинамическим профилем. При нормальном ветре за счет сочетания приложения нескольких сил они способны создавать скорость вращения в 1000 и даже более оборотов в минуту.

Кстати, гнаться за количеством лопастей – совершенно бессмысленное занятие. Оптимальную производительность как раз показывают ветряки с  двумя или тремя лопастями. Если посмотреть на многочисленные иллюстрации в интернете, то видно, что преимущественно ветрогенераторы заводского изготовления – трехлопастные.

Среди великого многообразия моделей горизонтальных ветряков преобладают все же трехлопастные

Можно, безусловно, встретит и другое количество лопастей – есть модели и вообще с одной. Но именно трехлопастные считаются той «золотой серединой», которая обеспечивает и эффективность работы, и высокие скорости, и простоту в балансировке.

Такое тоже встречается, но уже значительно реже

А вот возрастание числа лопастей (парадоксально, но факт) только ухудшает показатели ветровой установки. Возникающие завихрения и зоны разряжения воздуха приводят к лишнему торможению вращения. Так что определяющими становятся не количество, а длина лопастей и скорость их вращения.

Несмотря на то что конфигурация лопастей – довольно сложная штука, их успешно мастерят и самостоятельно, например, раскраивая жесткие пластиковые трубы среднего диаметра. Например, канализационная труба, распущенная вдоль на четыре одинаковых сектора, послужит заготовкой для изготовления трех лопастей. (Один сектор останется в запасе – можно из него сделать лекало, чтобы в любой момент по имеющемуся образцу вырезать новую лопасть для замены вышедшей из строя).

Если в качестве исходного материала решено использовать пластиковую трубу, то лучше взять оранжевую – она и прочнее, и долговечнее

Стоят трубы недорого, так что с формами лопастей вполне можно поэкспериментировать. Обычно вначале вырезается и обрабатывается одна лопасть. А в дальнейшем – она уже служит шаблоном для изготовления остальных.

Опытные мастера, уже опробовавшие эту схему, рекомендуют придерживаться определённого соотношения длины лопасти и диаметра предназначенной для ее изготовления трубы – 5:1. То есть, например, для метровой лопасти лучше применить трубу диаметром 200 мм.

Цены на ПВХ трубы

ПВХ труба 200 мм

В интернете можно отыскать уже готовые рекомендуемые лекала для изготовления лопастей из трубы. В таких схемах просчитаны и проставлены оптимальные размеры, и остается только перенести их на заготовки.

Для примера – парочка таких лекал для трехлопастного ветряка разного диаметра:

Чертеж 1 – лопасть из трубы 200 мм для ветряка диаметром 1700 мм

Лекало для лопасти длиной 850 мм

Чертёж 2 – лопасть из трубы 250 мм для ветряка диаметром 2300 мм

Лекало для лопасти длиной 1150 мм

Естественно, изготовленные лопасти следует тщательно обработать, придав им обтекаемую форму. В ход последовательно идут напильники, надфили, мелкозернистая наждачная бумага.

Если оставить лопасти вот в таком, необработанном виде, то ничего хорошего от работы ветряка ждать не приходится – сопротивление из-за создаваемых завихрений будет слишком большим, что скажется и на эффективности, и на шумности работы энергетической установки.

Имеет значение и профиль обрабатываемой кромки. По той стороне, которая будет «разрезать» воздух, кромка шлифуется до обтекаемой округлой формы. С противоположной стороны делается заострение на внешнюю сторону – для облегчения схода с плоскости лопасти воздушного потока.

Профили обработки кромок лопасти

Существует и немало других, правда – более сложных в исполнении, но и более надежных вариантов изготовлении лопастей. Так, хорошими показателями традиционно обладают алюминиевые «крылья», которым может придаваться или такая же, как у трубчатых, изогнутая форма в сечении, или даже коробчатая.

Можно отыскать интересный материал по изготовлению объемных лопастей из стеклоткани с последующей пропиткой эпоксидной смолой. Для этого сначала изготавливается матрица – деревянный шаблон, выполненный точно по форме будущей лопасти.

Затем по этой матрице изготавливаются две стеклотканевые детали одной лопасти, которые впоследствии склеиваются в одну полую, очень легкую и, вместе с тем, прочную деталь. Но это уже, если честно, «высший пилотаж» мастерства, доступный только для опытных мастеров.

Стеклотканевые заготовки – из таких половинок будет склеиваться цельная полая лопасть ветряка

Лопасти после тщательно проведенной разметки крепятся к ступице винта – обычно для этого используют резьбовое соединения. А ступица уже будет непосредственно соединяться с валом генератора, или через систему передачи с повышением числа оборотов.

Один из вариантов крепления лопастей в ступице ветрякаМноголопастный винт неспособен давать большое количество оборотов, но зато чутко реагирует на небольшой ветер. Повысить угловую скорость вала генератора можно и вот таким нехитрым способом. Ступица ветряка, кстати, изготовлена из обычного велосипедного колеса, которое стало одновременно шкивом для ременной передачи.Вариант зубчатой повышающей передачи вращения на вал генератора. Как видно, в ход пошли запчасти от старого шуруповерта. Хорошо видна хвостовая часть флюгерной станины с вертикальным килем.

• Важным элементом конструкции ветряка всегда является вся флюгерная часть — поворотная станина, на которой, собственно, и размещаешься сам винт, передача и генерирующее устройство. Естественно, и материал изготовления, и сама сборка должны выдерживать немалые нагрузки, в том числе – и динамические, и вибрационного плана.

В задней части предусматривается хвостовик, который оснащается вертикальной пластиной – килем. Это позволяет правильно позиционировать винт ветряка относительно направления ветра – перпендикулярно ему. Естественно, хвостовик еще и играет роль противовеса – для балансировки всей флюгерной части ветрогенератора относительно оси мачты.

Кстати, в «продуманных» моделях ветрогенератора предусматривается система изменения угла атаки ветра – это позволяет сохранить целостность конструкции при резких порывах или аномально сильном ветре. Один из вариантов показан на схеме ниже.

Механизм изменения положения плоскости вращения ветряка относительно направления ветра (вид сверху)

Сам ветряк (поз. 1) соединён с хвостовиком, оснащенным килем (поз. 2), не жестко, а через шарнир. Кроме того, в конструкцию добавлен еще один элемент – боковая лопатка (поз. 4), которая в точке шарнира жестко соединена с ветряком и расположена перпендикулярно ему. Исходное, нормальное положение роторной части обеспечивается усилием пружины (поз. 5).

Если скорость ветра – в пределах нормы, то ветряк и хвостовик с килем, как им и положено, расположены соосно. И плоскость вращения винта – перпендикулярна направлению ветра.

При усилении ветра лопатка, за счет своей парусности, начинает, растягивая пружину, отклоняться назад, и тем самым ветер попадает на винт уже не перпендикулярно, а под определенным углом. Снижается площадь «контакта», соответственно – и мощность генератора. То есть происходит своеобразное предохранение и конструкции всего ветряка в целом, и генерирующего устройства – от перегрузки и перегорания. При очень больших скоростях лопатка и вовсе выведет ветряк из работы – плоскость вращения встанет параллельно направлению ветра.

Ветряки с вертикальной осью вращения

Такую схему тоже применяют достаточно часто, так как она обладает рядом преимуществ. Ветряки такой компоновки (их обычно называют роторными) очень чувствительны даже к небольшим скоростям ветра. Достоинством является и то, что их работа сопряжена с гораздо меньшим уровнем шума и вибрации, поэтому их зачатую без особой опаски монтируют на крышах, что для осевых ветряков, как мы помним, противопоказано. Мало того, нередко такие ветряки, исполненные «с любовью» и проявлением креативности мышления, становятся даже оригинальным украшением внешнего облика дома.

Несколько примеров ветряков с вертикальной осью вращения

Вертикальная ось позволяет разместить тяжеловесное генерирующее устройство не на большой высоте, а в более удобном для эксплуатации и регулярного обслуживания месте. Это снимает ряд проблем, касающихся конструкции мачты.

Для самостоятельного изготовления лопастей таких ветряков широко используются разрезанные на сектора емкости – старые металлические или пластиковые бочки, выварки, баки и т. п. Вполне можно применить и обычные листы оцинкованного металла, закрепив их на рамах. Нет особых ограничений по конструкции ступицы с рамами для размещения лопастей.

Примеры самодельных ветряков вертикального расположения – изготовлены из бочек и из металлических оцинкованных листов

Одним словом, просторов для творчества, применимого к имеющимся в хозяйстве материалам — здесь намного больше.

Но есть у них и главный недостаток, который во многом перечеркивает достоинства. Просто по своей конструкции такие энергетические установки значительно уступают в показателях мощности осевым горизонтальным. Упоминавшийся выше коэффициент использования энергии ветра при таком расположении ветряка обычно не превышает 0,2, то есть практически вдвое ниже. Да и по показателям скорости вращения они несопоставимы. Линейная скорость такого ветряка у края лопасти просто физически не может быть выше скорости ветра. А при довольно большом радиусе колеса угловая скорость и вовсе получается совсем незначительной.

А для генерирующих устройств количество оборотов зачастую является определяющим моментом, от которого зависит их возможность выработки электроэнергии. Значит, придется применять довольно сложную систему передачи вращательного момента. Это и усложняет конструкцию, и приводит к дополнительным потерям.

Впрочем, немало сторонников и именно у такой схемы – умельцы находят способы минимизировать ее негативные качества.

В контексте данной статьи к этой схеме мы больше возвращаться не станем – она требует и отдельных расчётов (показанный выше алгоритм для нее не подходит), и более глубокого изучения особенностей конструкции. Так что лучше ей отвести отдельную публикацию, которая обязательно появится на страницах нашего портала.  А пока – заполним «вакуум» небольшим видеосюжетом на эту тему.

Видео: Самодельный вертикальный ветрогенератор в работе

Мачта и поворотное устройство

Ветрогенератор должен быть поднят на нужную высоту, и всей флюгерной части необходимо предоставить возможность вращаться в горизонтальной плоскости, следуя за направлением ветра.

• Мачта – один из очень непростых в изготовлении и монтаже элементов конструкции ветрогенератора. Особенно если обстоятельства вынуждают поднимать ветряк с генератором на большую высоту. Саму-то мачту порой установить не так просто – а здесь еще и массивный габаритный груз на верхушке!

Очень удачный вариант – это готовая мачта, специально предназначенная для подобных целей. В ней уже заложена шарнирная или телескопическая конструкция для последовательных действий при монтаже – крепления нижней части и затем – установка верхней части с «полезным грузом» на нужную высоту.

Установка мачты с ветрогенератором с шарнирным соединением нижней и верхней секции и общим их креплением к фундаменту

Такие мачты, безусловно, недешевы, но нечто подобное можно смастерить и самостоятельно из труб разного диаметра.

В любом случае мачту, конечно, в грунт не воткнешь и просто на голую землю не поставишь. Значит, ей необходим достаточно мощный фундамент. В процессе его армирования укладывается или закладная гильза, в которую впоследствии будет вставляться труба мачты, или закладные анкеры с резьбовой частью – для последующего соединения с основанием мачты.

Подготовленный к заливке бетоном армированный каркас фундамента мачты – с закладной трубой-гильзойДругой подход – на фундаменте через закладные анкеры зафиксировано основание, с которым шарнирно связана сама мачта. Остается ее аккуратно поднять растяжками и зафиксировать мощными болтами.

После установки мачты она должна сразу же быть дополнительно зафиксирована растяжками. Количество и высота ярусов, количество растяжек в ярусе и удаление точек из крепления определяется специальными расчетами. Это зависит и от высоты мачты, и от материала ее изготовления, и от особенностей местности. Так что этот вопрос лучше не пускать на самотёк, а уточнить у специалистов в местной строительно-монтажной организации. Кстати, противоположный конец каждой растяжки, если он крепится на уровне грунта, потребует и себе отдельного анкерного фундамента. Так что работы предстоит много.

В качестве примера – рекомендуемая схема установки и фиксации растяжками мачты высотой 15 м для ветрогенератора «Бриз 5кВт»

При необходимости большой высоты подъема ветрогенератора порой прибегают к монтажу сложной каркасной конструкции из стального проката. Надо полагать, что в таких случаях без квалифицированного проектирования и вовсе не обойтись. Такие мачты обычно имеют секционную конструкцию и последовательно монтируются от фундамента до верхушки. Хотя может быть и цельная конструкция, устанавливаемая разом.

Монтаж каркасной мачты

• Безусловно, должно быть продумано подвижное соединение флюгерной части ветрогенератора с мачтой, на которой он устанавливается – для изменения положения при перемене направления ветра. Конструкция этого вертлюга может быть разной – от подшипникового узла (предпочтительно) до простейших схем «труба в трубе» или «штырь в трубе» (слишком примитивно — не исключено заклинивание).

Часто очень даже подходящие детали для такого соединения можно подыскать на барахолке старых автомобильных запчастей, а то и вовсе в своем гараже. Например, это могут быть старые ступицы колес. Кроме того, полностью готовый узел заводской сборки, с качественной системой подшипников, защищенных от внешнего воздействия, стоит поискать в каталогах – это будет проще и надежнее.

Очень здорово, если удастся найти готовый вертлюг для флюгера – проблема снимается автоматически

• Одной из проблем становится расположение кабеля, по которому выработанный ток должен поступать в электрическую схему системы.

Если просто пропустить кабель в полости трубы мачты – проблема не решится. Вращение флюгерной части может привести к перекручиванию проводов, что заканчивается или их обрывом, или коротким замыканием. А проконтролировать состояние становится весьма сложной задачей.

Внешнее размещение кабеля дает возможность контроля. Но от закручивания вокруг мачты все равно никуда не деться, и это запросто можно упустить из виду. Последствия будут ничуть не лучше. Кроме того, оставлять кабель, открытый все морозам и дождям — наверное, не лучшее решение.

Выход – установка подвижных коллекторно-щеточных токосъёмников. Вариантов здесь может быть немало. Так, в интернет-магазинах (на том же «Али») предлагаются готовые решения. Нередко такой токосъемный узел уже входит в состав приобретаемого поворотного механизма.

Примеры токосъемных узлов заводского и кустарного изготовления.

Но многие умелые мастера вполне справляются с задачей и самостоятельно. И их токосъемники ничуть не уступают в надежности и долговечности заводским моделям. А по стоимости получается гораздо выгоднее.

Пример изготовления токосъёмного узла показан на видео.

Видео: Изготовление токосъемника для ветрогенератора

Генерирующее устройство

Дошли, наконец, до «сердца» ветровой энергетической установки. Что же предпочесть в качестве прибора, где, собственно, и будет происходить процесс преобразования кинетической энергии в электрическую.

Раз тема – «своими руками», то готовые модели генераторов заводского изготовления, предназначенные именно для монтажа на ветровых установках – не рассматриваем. Чем же можно их заменить?

Вариантов предлагается немало. Но остановимся на двух – применение прошедшего доработку асинхронного трехфазного двигателя и самостоятельное изготовление так называемого аксиального генератора.

Переделка асинхронного двигателя в генератор

Асинхронные двигатели – наиболее распространенные. И найти (приобрести) такое устройство для последующей переделки в генератор – несложно.

В отличие от представленной в начале статьи принципиальной схемы генератора, наведение ЭДС будет происходить в обмотках статора. А ротор будет создавать необходимое для этого процесса вращающееся магнитное поле. Очень удобно с той точки зрения, что отпадает необходимость щеточно-коллекторного механизма со всеми присущими ему недостатками.

В исходном виде ротор асинхронного двигателя представляет собой совокупность короткозамкнутых обмоток. Чтобы он стал источником вращающегося магнитного поля используются два пути. Первый — с применением конденсаторной схемы, обеспечивающей необходимый «пусковой момент» генерации тока, то есть требуемое опережение фазы вращения магнитного поля ротора над полем статора.

Второй вариант – создание требуемого для генерации вращающегося поля высокой напряженности с помощью мощных постоянных магнитов (неодимовых). Именно этот пример рассмотрим несколько пристальнее.

Достоинством этого метода можно считать отсутствие необходимости довольно сложной в выполнении перемотки статора. То есть все ограничится только переделкой ротора. А работать такой генератор способен даже на небольших оборотах.

Иллюстрация	Краткое описание выполняемой операции
	Переделываться в генератор будет вот такой трёхфазный асинхронный двигатель 5АИ 90L6 У2. Он в полной мере соответствует поставленной задаче.
	Достоинство этой модели еще и в том. Что она имеет влагозащищённый корпус с показателем IP55. В том числе предусмотрена герметизация кабельных выходов…
	…имеются надежные уплотнения под крышками, сальники с обеих сторон вала. Такой генератор не будет бояться ни атмосферной влаги, ни прямого попадания осадков. Да и профилактическое его обслуживание можно проводить не столь часто.
	Сняты крышки с обеих сторон корпуса. Хорошо видна обмотка статора. Но она остается как есть – не делается никаких изменений.
	Все последующий работы будут касаться исключительно ротора. Его для начала отправили к токарю. Задача – проточить, снять верхний слой, уменьшить диаметр исходя их следующих соображений: — После проточки на статор должна быть надет на горячую посадку стальной цельный цилиндрический стакан, с толщиной стенок, допустим, 4 мм. — На этот стакан будут наклеиваться неодимовые магниты (в рассматриваемом примере – толщиной 5 мм). — И после этого итоговый диаметр ротора должен получиться таким же, каким был до доработки, то есть с минимальным зазором от зубьев статора.
	Ротор, пришедший после токарной обработки. Хорошо виден гладкий стакан, пришедший на смену короткозамкнутым обмоткам. На поверхность этого стакана и будут приклеиваться постоянные магниты.
	Но для начала необходимо измерить линейные параметры стакана (длину по оси и длину окружности) и составит схему расположения магнитов. Она как раз должна уместиться в прямоугольнике с этими снятыми размерами. Необходимо определиться с количеством полюсов. Можно встретить разные рекомендации. Например, количество полюсов должно соответствовать количеству полюсов двигателя (оно указывается в маркировке, и в данном случае об этом говорит цифра 6). Другой совет – подсчитать количество зубьев обмотки статора и уменьшить его на четверть. Например, 16 зубьев – значит оптимально будет сделать на роторе 12 полюсов (два магнитных полюса ротора на три катушки статора).
	Полюс – это одна или несколько линий магнитов вдоль оси вращения, по длине ротора. Количество линий зависит от количества полюсов, размеров приобретённых магнитов и длины окружности – так, чтобы поместилось как можно больше магнитов с шагом примерно в 0,5 диаметра. Между полюсами может быть промежуток и несколько больше, но только равный на всех границах полюсов. В данном случае мастер делает шесть полюсов по четыре линии магнитов в каждом. Используются магниты толщиной 5 мм и диаметром 9 мм. В линии умещается 14 магнитов. Значит, общее количество – 336 шт. Получилось довольно удачно – при соблюдении равного расстояния между магнитами между полюсами отсутствуют расширенные просветы. То есть равный шаг выдерживается и вдоль оси, и по окружности. Но нередко получается и так, как показано на иллюстрации. Каждый случай в этом вопросе – индивидуален.
	Еще один нюанс. Чтобы исключить залипание ротора, рекомендуется линии магнитов делать не строго параллельными оси, а с небольшим скосом, примерно на ширину одного магнита. На иллюстрации (взятой из другого примера) весьма наглядно показано – и расположение одного полюса из пяти линий магнитов, и скос этих линий относительно осевой линии.
	Следующая проблема – как перенести разметку на цилиндрическую поверхность ротора? Один их способов – это изготовление специальной «шубы»-шаблона. На поверхности ротора вначале простилается слой полиэтиленовой пленки, а затем производится намотка нескольких слоев бинта (марли). После этого (или в ходе намотки, как удобнее) ткань обильно пропитывается эпоксидной смолой. Когда смола полностью застынет, поверхность слегка дорабатывается на токарном станке до идеальных форм. После этого получившуюся цилиндрическую шубу можно снять. Далее, на нее наклеивается составленный в графическом редакторе и распечатанный на принтере шаблон. Затем с помощью шуруповерта (дрели) со вставленным сверлом нужного диаметра (по размеру магнитов) по шаблону сверлятся отверстия. Следующим шагом «шуба» вновь надевается на ротор, и в проделанных гнездах к корпуса ротора на эпоксидку вклеиваются магниты.
	Другой способ – наклеивание магнитов на суперклей к стакану ротора прямо через бумажный шаблон. Много возни, правда, с вырезанием в напечатанной схеме большого количества аккуратных небольших отверстий, так чтобы не случилось разрывов между соседними ячейками.
	Но выход всегда найдется. Например, мастер вспомнил из своего детства, как можно «прорезать» бумагу, несколько раз проведя по одной линии шариковой ручкой. Изготовлен из стальной пластинки небольшой шаблон – и вперед…
	Готовый шаблон.
	Шаблон ровно наклеен на стакан ротора. Очень важный момент – в одном полюсе, независимо от количества линий в нем, магниты должны быть сориентированы одинаково. Например, северным полюсом вверх. На следующем – наоборот, и так далее по окружности. Если не полагаетесь на свою внимательность, чтобы не допустить ошибки, на бумажном шаблоне можно заранее провести границы полюсов с указанием, какой стороной вверх должны расположиться магниты. И перед каждым вклеиванием очередного магнита – убеждаться, что он становится правильно.
	Наклеивание производилось на обычный суперклей «Момент». Надо правильно понимать, что это пока – временная фиксация.
	Начинается вклеивание – по линиям, с соблюдением полярности. Работа, конечно, утомительная, требующая внимательности и аккуратности, и заняла она у мастера практически два дня.
	Вот что получилось в итоге. Кстати, на иллюстрации хорошо видно, как мастер отмечал маркером границы полюсов, по четыре линии.
	Получившийся ротор будет заливаться эпоксидной смолой. Но прежде мастер решил выполнить армирование конструкции с помощью толстой капроновой нити. Как у него получилось – показано на иллюстрации. Мера, может быть, и необязательная, но то, что она даст выигрыш в прочности ротора при любых скоростях вращения – это неоспоримо. Так что можно только позавидовать основательности подхода.
	Далее, делается опалубка для заливки эпоксидки. С нижнего торца устанавливается кружок, вырезанный их картона. Все щели между ним и валом ротора заклеиваются пластилином.
	По поверхности цилиндра опалубкой станет слой наклеенного прозрачного скотча.
	А с верхнего торца намеренно оставленный излишек скотча становится своеобразной воронкой, в которую как раз и будет заливаться эпоксидка.
	Ротор устанавливает вертикально, и в воронку сверху заливается подготовленная эпоксидная смола.
	Эпоксидка, хоть и не быстро, но уверенно протекает вниз, заполняя все полости и пропитывая капроновую нить армирования. Так продолжают, пока вся опалубка не будет заполнена доверху. После этого эпоксидке дают нужное время на полное застывание.
	А это – ротор уже после снятия картонной опалубки.
	Согласитесь – получилось замечательно. И никаких опасений за то, что какой-то магнит вдруг вылетит при работе генератора, быть не должно.
	На вал ротора вновь запрессованы подшипники, вставшие на свои места…
	…и можно устанавливать ротор в корпус двигателя (точнее – уже генератора).
	Кстати, очень ответственный момент. Ротор нужно очень крепко удерживать в руках. Притягивающая сила магнитов настолько велика, что известны случаи, когда ротор вырывался из рук и даже выламывал неснятую крышку электродвигателя.
	Все, ротор заведен в статор генератора.
	Можно устанавливать и фиксировать болтами переднюю и заднюю крышку генератора.
	После установки крышек, когда подшипники точно займут свое место, ротор и статор должны встать строго соосно. Необходимо сразу проверить свободу вращения ротора – не задевает ли он зубья обмотки статора. При правильных расчетах размеров и аккуратном исполнении – не должен. Не должно быть и чувствительных залипания положения статора – этому способствует выполненный скос линий магнитов.
	Ну что ж, можно переходить к проверке работоспособности получившегося генератора. Крутящий момент на его вал будет передаваться с помощью мощной электродрели. Она способна выдать до 1000 оборотов в минуту.
	Подключаются щупы тестера. В данном случае генератор выдает переменное трехфазное напряжение, схема выполнена «звездой». То есть проверку напряжения можно проводить между любыми из двух фаз.
	Мультиметр переводится в режим измерения переменного напряжения (ACV) с пределом 750 вольт.
	Включается питание на приводе – электродрели. И уже в момент страгивания ротора и первичного набора оборотов на дисплее прибора уже показывается напряжение более 60 вольт.
	А когда обороты набраны и стабилизировались, мультиметр показывает устойчивое напряжение в 375÷377 вольт.
	Можно смело констатировать, что генератор получился вполне работоспособным и готовым к дальнейшему использованию в ветровой энергетической установке.

Безусловно, скорости вращения в 1000 оборотов в минуту от ветряка ожидать сложно. Но и того, что будет на выходе в реальных условиях эксплуатации при нормальном ветре должно с лихвой хватать для зарядки аккумуляторов и для подключения довольно значительной нагрузки.

Чтобы несколько расширить информацию о переделке асинхронного двигателя в генератор, предлагаем посмотреть еще один видеосюжет на эту тему. Там мастер дает некоторые разъяснения по часто возникающим вопросам.

Видео: Вариант переделки асинхронного двигателя в генератор переменного тока

Изготовление аксиального генератора

С появлением в свободном доступе мощных неодимовых магнитов появилась возможность самостоятельного изготовления производительных генерирующих устройств или, как мы видели на предыдущем примере – совершенствования имеющихся изделий. Одной из схем, набирающих популярность, является так называемый аксиальный генератор.

Эта схема привлекает тем, что ее полностью, от начала до конца, можно изготовить самостоятельно. То есть для этого не требуется ни старых генераторов, ни электродвигателей. Могут оказать помощь некоторые автомобильные запчасти (колесная ступица, например), но только в плане облегчения создания системы взаимно вращающихся узлов.

О самостоятельном изготовлении аксиального генератора много говорить не будем. По той причине, что на предлагаемом видео очень подробно показаны все моменты, от принципа устройства прибора и до запуска в эксплуатацию.

Видео: Принцип работы и устройства компактной ветровой энергетической установки с аксиальным генератором

Видео: Подробное разъяснение процесса изготовления аксиального генератора

Видео: Схема подключения и проведение тестирования аксиального генератора.

*  *  *  *  *  *  *

Итак, на этом закончим получившийся довольно объемным обзор, касающийся проблемы самостоятельного изготовления ветровой энергетической системы. Читатель, должно быть, смог убедиться в том, что задача эта – из разряда повышенной сложности. Кроме того, она неизбежно потребует немалых финансовых и трудовых затрат. А ожидать какого-то скорого эффекта от личной ветровой электростанции – пока не приходится.

Однако, уверен, что некоторых домашних мастеров ни один из перечисленных аргументов не остановит. Что ж, хочется искренне пожелать им удачи! А если им будет, чем поделиться (неважно, успехом или неудачным опытом) – с удовольствием предоставим им для этого страницы нашего портала.

И еще одно. Автор публикации будет считать свою миссию выполненной в обоих случаях. И тогда, когда приведенные доводы несколько охладят пыл слишком рьяного искателя бесплатной энергии. И в том случае, если после прочтения статьи найдутся те, кто скажет – «Как же все это интересно! Обязательно попробую!»

Ветрогенератор своими руками: фото и описание изготовления

Подробное описание, как сделать ветрогенератор своими руками в домашних условиях: фото и описание изготовления аксиального генератора.

Приветствую! Понадобилось сделать качественный и надежный ветрогенератор из подручных материалов.

Мне не нужна была большая мощность и много энергии. Но хотелось иметь надежный ветрогенератор, чтобы на обычном ветру он стабильно вырабатывал 30-40 ватт/ч электроэнергии.

От старых ветрогенераторов у меня сохранились 10 катушек, там намотано примерно по 60 витков проводом 1.5мм. Эти катушки я решил применить для этого генератора. После недолгих поисков дешевых магнитов их удалось приобрести всего по 1,5$ за штуку, в количестве 20шт.

Генератор будет однофазный, 10 катушек и на каждую катушку по два магнита на дисках ротора.

Изготовление ветрогенератора начал с рамы, так сказать основы ветрогенератора. Ветряк решил сделать как и все по классической схеме со складывающимся хвостом. Нашел у себя куски профильной трубы из которой сварил раму со смещением ветроголовки относительно поворотной оси. От старого прицепа нашел ступицу, которую применил. Просверлил отверстие и вставил вал оси, далее приварил с обоих сторон.

Далее на фото можно видеть, как сделано крепление для хвоста и на сколько смещена от центра ось вращения генератора. Ось генератора приварена не совсем горизонтально. Я ее немного задрал в верх, примерно на 2-3градуса, это чтобы лопасти были подальше от мачты, ведь при сильном ветре они сильно прогибаются и могут побиться о мачту.

Штырь для хвоста приварен под углом 45 градусов относительно оси вращения винта, по вертикали отклонение на 20 градусов. Потом готовый хвост просто одевается на этот штырь. Когда ветрогенератор на ветру, то хвост смотрит в сторону, так-как ось вращения винта смещена от центра, таким образом достигается баланс, но если ветер становился сильнее, то винт уходит в сторону и хвост складываетя. Обычно трудно точно рассчитать хвост, его лучше потом подогнать под нужный ветер смотря когда он начинает складываться.

Площадь хвоста должна быть 20% от ометаемой площади винта.

Далее из металла были выточены два диска будущего ротора под магниты. Для дисков я вырезал две восьмиугольные заготовки, которые отнес к своим знакомым и они их них выточили мне на токарном станке два диска. Потом на дисках были размечены и просверлены отверстия для крепления.

Статор изготавливался тоже уже по отработанной всеми схеме. Из фанеры вырезается заготовка, потом кладутся и спаиваются катушки между собой.

Если вы делаете как я, однофазный генератор, то катушки между собой соединяются так, конец первой с концом второй катушки, а начало второй с началом третьей , и конец третьей с концом четвертой и т.д. Если перепутать соединение катушек, то генератор работать не будет.

Для трехфазного катушки в фазах соединяются в одном направлении, то-есть все катушки каждой из трех фаз конец с началом. (описание трёхфазного генератора здесь)

Вот моя заготовка для заливки статора, стыки и всю форму я промазал клеем ПВА, просто под рукой не оказалось ничего другого. Лучше форму смазывать например вазелином, жиром, воском, в общем тем что не позволит полиэфирной смоле прилипнуть к форме, иначе потом будет трудно выковырять статор из формы.

Чтобы катушки не куда не сдвинулись, я их закрепил на красный скотч, потом аккуратно залил приготовленную смолу и сверху притянул крышкой, которая у меня осталась после вырезания круга в фанере под статор.

Как смола полностью отвердела я извлек статор и сразу решил собрать генератор и проверить что получилось. Сначала покрутил руками без диодного моста, удалось руками раскрутить генератор до 15 вольт. Результат осень обрадовал, потом собрал диодный мост и уже измерения делал по постоянному току.

От руки до 15 вольт так-же, ток короткого замыкания от руки до 5А, генератор сильно сопротивляется, но результат превзошел все ожидания и оказался мощнее.

Пробовал крутить руками и заряжать аккумулятор, удалось получить ток зарядки до 1.1А, это где то при 300об/м, значит на ветру будет гораздо больше так-как винт легко должен раскручивается до 1000 об/м при наличие хорошего ветра.

На фото:  самодельный аксиальный генератор.

Так-же чтобы магниты не отпадали с дисков я их тоже залил, но уже эпоксидной смолой. Чтобы было хорошее сцепление смолы с металлом диски были еще раз зачищены.

Магниты на дисках должны чередоваться полюсами, и два диска должны притягиваться, то-есть магниты на дисках на против друг друга должны быть противоположными полюсами и притягиваться.

 

Лопасти изготовил из сосновой доски, решил сделать на этот раз быстроходные лопасти. Ранее я делал и ставил на свои ветряки много лопастей с большими углами относительно ветра. У них получался большой крутящий момент, но очень маленькие обороты.

Теперь я сделал три лопасти с углом всего 3 градуса. У них низкий стартовый момент, но он не важен так как генератор не имеет залипаний и легко начинает вращаться. Зато у лопастей большая быстроходность, это значит что генератор будет крутится на больших оборотах.

Вот ветрогенератор уже наконец собран и установлен на мачту. Как видно на фото труба одета на трубу, это самый простой вариант. Провод пустил снаружи без всяких токосьемных колец. Потом пущу его внутри трубы. После установки сразу-же подсоединил ветрогенератор напрямую к аккумулятору через амперметр. Ветер в этот день был небольшой и ток зарядки доходил до 5А. Но потом ветер стал сильней и ток бывало переваливал за 10А.

Нашел новый амперметр со шкалой до 30А, в сильные порывы ветра стрелка отклонялась практически до конца. Ниже как-раз запечатлен момент, когда ток зарядки составил 28А. Ток может быть значительно больше, но срабатывает защита от сильного ветра и винт отворачивается от него и сбрасывает мощность и обороты.

Конструкция крепкая и можно защиту сделать на срабатывание на более сильных ветрах, но провод катушек тонковат и будет сильно греться, поэтому лучше так не делать чтобы не перегрелся статор и не расплавился лак в катушках и смола.

Потом попробую поставить на этот ветрогенератор заводские скоростные лопасти, комплект стоит не дорого и должен дать существенную прибавку по оборотам на средних ветрах, а значит и мощность. На этом все, более подробно как это сделать вы можете найти на других страницах сайта.

Ветрогенератор своими руками | Как сделать самому?

Сергей Васильевич, вложив в дело всего 300 долларов, качает электричество из ветра.

Мы познакомились с Сергеем Васильевичем, когда его ветроэлектростанция была только в проекте.

Ветрогенератор своими руками

«Линия электропередач рядом, – говорит Сергей Васильевич, – но «свободной мощности» нет. Предложили ставить свой трансформатор по цене легкового автомобиля».

«Незачем тратить такие деньги», – резонно решил хозяин. Задачу для себя Сергей Васильевич поставил так: получать достаточное количество энергии в доме площадью 80 квадратных метров зимой и летом.

Вначале хозяин приобрел солнечную батарею общей мощностью 120Вт. Через импульсную схему она заряжает кислотную аккумуляторную батарею на 200 Ампер-часов.  Летом этого хватает, однако зимой одной лишь солнечной энергии недостаточно.

На хозяйстве есть бензиновый генератор мощностью 2 киловатта. Но он предназначен для особых случаев: работы болгаркой, дрелью или аварийной подзарядки аккумуляторной батареи. Зимой использовать бензин невыгодно.

Решению сделать ветрогенератор самому альтернативы не было.

Участок Сергея Васильевича расположен в Киево-Святошинском районе. Здесь, по данным Укргидрометцентра среднегодовая скорость ветра меньше 4,5 метров в секунду. Достаточно ли такого слабого ветра для того, чтобы покрыть нужды хозяйства изобретателя?

Инженер по образованию и профессии, Сергей Васильевич подошел к процессу постройки ветряка с особой тщательностью. Вначале сделал уменьшенный макет, на котором тестировал силу ветра, действующую на лопасти. Остановился на вертикальной схеме ветрогенератора. Ее основное преимущество –ветрогенератор будет давать ток уже при скорости ветра от 1-2 метров в секунду. Кроме того, вертикальный ветрогенератор значительно менее малошумный, чем ветряк, построенный по горизонтальной схеме.

«Фундамент построил со значительным запасом, – говорит Сергей Васильевич, – для обустройства опор вполне достаточно 2-4 мешков цемента, 10 ведер песка и 30 ведер щебня. Каждый «куб» фундамента, в который помещается опора, получится размером почти с кухонную плиту. Этого более чем достаточно».

Крутящий момент лопастей ветряка передает на редуктор шестерня от болгарки:

Конечно, копать фундамент нужно на глубину, большую, чем глубина промерзания для вашего региона (в Украине это 80 сантиметров – округленно метр).

В цементный раствор замурованы уголки-сороковка. Изобретатель советует вначале собрать основу конструкции – прямоугольник на болтах – а затем уже заливать опоры бетоном. Так удастся избежать перекосов.

Итак, основание ветрогенератора – металлическая конструкция из уголка-сороковки, скрепленная болтами, высотой 5 метров. Лопасти ветрогенератора занимают в ней 2 метра высоты.

Через месяц на этом надежном основании изобретатель установил самодельные лопасти ветряка и подключенный к ним через планетарный редуктор от старой болгарки генератор мощностью 370 Ватт.

Редуктор с генератором в сборе:

Верхнее крепление лопастей:

Датчик ветра из донышек пивных жестянок (впоследствии Сергей Васильевич усовершенствовал его, добавив еще пару лопастей):

На данном этапе стоимость всех материалов конструкции ветрогенератора составила:

1. Цемент – 4 мешка по 50 грн – 200 грн ($25 ).
2. Песок, щебень – бесплатно.
3. Редуктор – бесплатно, запчасть от старой болгарки.
4. Генератор – около 250 грн ($30), это обычный б/у электродвигатель во всепогодном исполнении мощностью 370 ватт.
5. Металлический уголок – 50 м. х 20 грн/м – около 1000 грн ($125).
6. Болты с шайбами и гайками – 200 грн ($25).
7. Доски (50-ка), 0,5 м. куб (идут на настил и на создание козырька) – 200 грн ($25).
8. Бляха (4 листа) – 400 грн ($50).
9. Электрокабель – 50 грн ($6).
10. Краска – 30 грн ($4).

Итого: 2300 грн  (приблизительно $290).

Продолжительность работ для одного человека: 

1. выкапывание ям фундамента — 1 день;
2. создание конструкции опоры (порезка уголков, сверление отверстий под болты) – 2 дня;
3. покраска – 0,5 дня;
4. заливка четырех блоков фундамента – 0,5 дня;
5. создание лопастей ветрогенератора (каркас, порезка оцинкованной бляхи, укрепление дисков и редуктора) – 4 дня;
6. создание деревянного настила на высоте 3 метра – 0,5 дня;
7. монтаж конструкции ветряка (заносится на высоту в разобранном состоянии) – 1 день;

Однако, ветряк и генератор – далеко не полный комплект устройства для превращения в электричество энергии ветра. Как эффективно снимать с ветрогенератора мощность? Ответ на этот вопрос читайте в продолжении НАМТЕПЛО.

Про интересную конструкцию самодельного ветрогенератора, созданного британскими энтузиастами, можно узнать в следующем материале НАМТЕПЛО.

Ветрогенератор своими руками

Цены на электроэнергию неуклонно растут. Чтобы ваша жизнь была комфортной как жарким летом, так и морозной зимой, следует или потратить немало денег на электроэнергию, или искать альтернативный источник энергии. В развитых странах уже давно используют солнечную энергию, водную и ветровую. Это природный источник питания, за который вам не придется платить. Довольно популярным способом получать энергию является ветряк, использующий ветер для получения электричества – ветрогенератор.

Россия довольно большая страна с равнинными территориями. Несмотря на то что во многих местах преимущественно медленные ветры, есть регионы, сильно обдуваемые мощными потоками воздуха. Так почему бы не использовать в хозяйстве это преимущество? Все что требуется – потратить время и средства, чтобы сделать самодельный ветрогенератор. Ветряк полностью окупит себя всего за несколько месяцев. Мы рассмотрим 2 вида ветрогенераторов, которые можно сделать своими руками.

Ветрогенератор роторного типа

Для начала мы рассмотрим, как сделать несложную конструкцию роторного вертогенератора. С простого начинать легче, и вы поймете принцип работы. Этот тип ветрогенератора подойдет для владельцев небольшого садового домика. Использовать сделанный ветряк для большого коттеджа не получится, ввиду маломощности ветрогенератора.

Но ветряк легко справиться с тем, чтобы вечером обеспечить светом хозяйственные помещения, осветить садовую дорожку крыльцо и т. д. Давайте подробно рассмотрим, как сделать такой ветрогенератор своими руками.

Преимущества и недостатки роторного ветрогенератора

Когда ветрогенератор сделать как надо, он будет функционировать без каких-либо ошибок. С аккумулятором на 75А и с хорошим инвертером на 1000 W, ветряк без проблем будет обеспечивать светом улицу, площадку дома, питать защитную сигнализацию, видеонаблюдение и т. д.

Ветрогенераторы такого типа имеют следующие преимущества:

• простота монтажа;
• небольшая себестоимость;
• экономичность;
• податливость к ремонту;
• не привередлив к условиям функционирования;
• надежность и бесшумность работы.

Минусов ветрогенератора несколько:

• небольшая производительность ветрогенератора;
• полная зависимость ветряка от ветра;
• лопасти может сорвать воздушный поток.

Подготовка материалов для ветрогенератора

Первым делом нужно собрать все расходники и детали для ветряка. Сделанный вами ветрогенератор будет выдавать мощность не более 1,5 КВт. Чтобы сделать агрегат вам нужно иметь:

1. Автомобильный генератор на 12 В.
2. Гелиевый или кислотный аккумулятор на 12 В.
3. Специальный преобразователь с 12 В на 220 В и с 700 Вт на 1500 Вт.
4. Большую емкость из нержавейки или алюминия: ведро или кастрюля.
5. Простой вольтметр.
6. Болты, шайбы и гайки.
7. Реле зарядки аккумулятора от автомобиля и контрольной лампочки заряда.
8. Провода с разным сечением (2,5 мм² и 4 мм²).
9. Хомуты, фиксирующие ветрогенератор.
10. Выключатель «кнопка» полугерметичный, на 12 В.

Кроме того, запаситесь такими инструментами:

• болгаркой или ножницами по металлу;
• рулеткой;
• строительным карандашом или маркером;
• отверткой, дрелью, кусачками и сверлом.

Конструкторские работы ветрогенератора

Работа заключается в изготовлении ротора и переделывания шкива генератора. Этапы следующие:

1. Подготовьте ведро или кастрюлю.
2. При помощи рулетки и маркера сделайте разметку, разделив емкость на 4 одинаковые части.
3. Теперь нужно вырезать лопасти.

Обратите внимание! Работая ножницами по металлу, необходимо вырезать под них отверстие. Если же ведро сделано не из покрашенной жести или оцинковки, то можно использовать болгарку.

1. Снизу ведра и в шкиве пометьте место, где будут отверстия. В них ввинчиваются болты. Не торопитесь, сделайте все ровно, так как при вращении может возникнуть дисбаланс. После чего сделайте отверстия.
2. Теперь отогните лопасти. Только не забудьте учесть, в каком направлении крутится генератор.
3. Угол изгиба лопасти влияет на площадь, которую будет встречать ветер. Это напрямую влияет на скорость и частоту оборотов ветряка.
4. При помощи болтов, закрепите ведро на шкиве.
5. Установите свой ветрогенератор на мачту, закрепив его хомутами.
6. Осталось подсоединить провода и собрать цепь.
7. На мачте зафиксируйте провода, чтобы они не болтались.

Для подсоединения аккумулятора возьмите провода, сечение которых 4 мм². Рекомендуемый размер – не больше 1 м. А благодаря проводам с 2,5 мм² подключите свет и приборы. Не забудьте установить инвертер (преобразователь). Подключите прибор в сеть к контактам №7 и №8, показанным на схеме ниже. Пользуйтесь проводами 4 мм².

Вот и все, теперь ваш ветрогенератор готов к работе. Не может не радовать то, что он сделанный своими руками.

Ветрогенератор аксиальной конструкции на магнитах

В основе такого ветряка на 220в, лежит ступица от легковой машины, имеющая тормозные диски. Если деталь не новая, разберите ее проверьте и смажьте подшипники, а также счистите ржавчину.

Распределяем и закрепляем магниты

Для начала нужно наклеить магниты на диск ротора. При этом используемые магниты не обычные, а специальные неодимовые магниты. Они значительно мощнее. Потребуется 20 магнитов, размер которых 25 на 8 мм. Магниты размещаются с чередованием полюсов. Для правильного расположения сделайте шаблон, как показано на фото ниже.

Совет! По возможности используйте для ветрогенератора не круглые магниты, а прямоугольные. У них магнитное поле сосредотачивается не в центре, а по длине.

Чтобы закрепить магниты на диске, пользуйтесь силикатным клеем. А для прочности в конце можно залить магниты эпоксидной смолой. Во избежание протекания смолы, сделайте пластилиновые бордюры или обмотайте скотчем диск.

Обратите внимание! Чтобы не перепутать где какой полюс у магнита, можете пометить их «+» или «–». Чтобы определить это – поднесите один магнит к другому. Поверхности магнита, которые притягиваются, имеют «+». Если магнит отталкивается, он имеет полюс «–».

Трехфазный и однофазный генератор для ветрогенератора

Если сравнивать их, то прибор с одной фазой хуже, ведь при нагрузке он вибрирует за счет разницы в амплитуде тока. А она появляется из-за непостоянности тока. В трехфазных изделиях этот эффект отсутствует. Их мощность всегда одинаковая. Все дело в том, что одна фаза компенсирует другую и наоборот, если в одной фазе ток пропадет, то в другой он будет увеличиваться.

Что получается в итоге? А то, что трехфазные генераторы имеют отдачу на 50% больше, чем однофазные. Кроме того, радует и отсутствие вибрации, которая может раздражать и влиять на комфортность. Работая под большой нагрузкой, статор не будет гудеть. Если же вам шум не мешает, и вы решили использовать однофазный генератор, будьте готовыми к тому, что вибрация негативно скажется на работе ветрогенератора. Срок его эксплуатации будет меньшим.

Наматываем катушки

Очень быстроходным ветрогенератор назвать нельзя. Требуется сделать все так, чтобы аккумулятор на 12 В заражался от 100–140 об./мин. С такими первоначальными данными, все количество витков в катушках должно быть равно 1000–1200. Но как узнать, сколько витков приходится на 1 катушку? Все просто: эта цифра делится на количество катушек.

Если вы хотите, чтобы ветрогенератор при низких оборотах выдавал больше мощности, требуется сделать больше полюсов. В таком случае в катушке частота колебания тока увеличится. Чтобы уменьшить сопротивление и увеличить сопротивление тока, рекомендуем наматывать на катушки толстый провод. Учитывайте и то, что при сильном напряжении сопротивление обмотки может «съесть» ток.

Обратите внимание, что число и толщина магнитов, которые закреплены на дисках, определяют рабочие параметры генератора. Чтобы выяснить, какую мощность может выдавать ветрогенератор, намотайте одну катушку и прокрутите генератор. Измеряйте напряжение на некоторых оборотах без нагрузки. К примеру, за 200 об./мин вы получили силу тока в 30 В с сопротивлением в 3 Ом. Отнимите от этих 30 В 12 В (напряжение аккумулятора). Теперь разделите число, которое получились на 3 Ом. Выглядит все так:

30 – 12 = 18;

18 : 3 = 6.

В итоге получилось 6 А. Именно они пойдут в аккумулятор. Понятно, что на практике будет немного меньше из-за потерь в проводах.

Катушки лучше делайте вытянутой формы. Тогда медь в секторе выйдет больше, а витки будут прямыми. Диаметр отверстия внутри катушки должен быть равен размеру магнитов или немного превышать его.

Обратите внимание! Толщина статора должна быть такой же, как и толщина магнитов.

Формой для статора может быть фанера. Но сектора для катушек можно разместить и на бумаге, сделав пластилиновый бордюр. Катушки нужно закрепить так, чтобы они не двигались, а концы фаз выведите наружу. Все провода соедините звездой или треугольником. Осталось протестировать ветрогенератор, вращая его рукой.

Делаем винт и мачту для ветрогенератора

Мачта для верогенератора должна быть высокой, от 8 до 12 м. Основание нужно забетонировать. Крепление лучше сделать такое, чтобы труба легко поднималась и опускалась лебедкой. Сверху на трубу будет крепиться винт ветрогенератора.

Вы можете сделать его из пластиковой трубы Ø160 мм. Из нее вырежьте винт с шестью лопастями, длиною 2 м.

 

Чтобы увести винт от сильного порыва ветра сделайте складывающийся хвост. В результате вся энергия, которую выработает ветрогенератор, сможет накапливаться в аккумуляторе.

Вот и все, вы знаете, как сделать ветрогенератор на магнитах. Теперь вы можете пользоваться электроэнергией, выработанной таким ветрогенератором, экономя свои средства. Все ваши усилия вознаградятся.

Заключение

Из этой статьи вы узнали, как сделать ветрогенератор своими руками, да не один, а двух видов. Именно такие ветрогенераторы любят и используют для загородных домов владельцы. Как видите, каждый ветрогенератор хорош в чем-то своем и сделать его не тяжело.

Если вы живете в районе с сильными ветрами, то увидите, насколько меньшими стали счета за электроэнергию, благодаря ветрогенератору. Такой ветряк в хозяйстве никогда не будет лишним. Дополнительно предлагаем вам посмотреть видео, как сделать такой ветрогенератор.

Роторный ветрогенератор своими руками: материалы, особенности сборки и установки

Ветрогенераторы – один из альтернативных способов получения энергии, который широко применяется в регионах с сильными ветровыми потоками, как на суше, так и в прибрежных водах. Чаще всего ветрогенераторы устанавливаются на обособленной территории вдали от жилых домов, так как шум, который возникает при работе ветряков нельзя назвать полезным для человека. Индивидуальные единичные ветрогенераторы не слишком распространены из-за сложности установки и эксплуатации ветрогенератора. Однако находятся потребители, которые устанавливают вблизи своих домов один или два ветрогенератора для выработки электроэнергии.

Альтернативная энергетика для загородного дома и дачи

Конструктивно все ветрогенераторы можно разделить на несколько групп. Наибольшим КПД из всех типов ветрогенераторов обладают ветрогенераторы с горизонтальной осью или роторные ветрогенераторы. Вариант самостоятельного изготовления роторного ветрогенератора рассмотрим в данной статье.

Среди преимуществ роторных ветряков можно выделить их более высокий КПД, по сравнению с классическими ветряками типа «мельница», а также отсутствие зависимости в работе ветрогенератора от направления ветра, т.к. ротор будет вращаться в любом случае. Для сборки ветрогенератора в домашних условиях понадобятся:
1. Три фанерных диска толщиной не менее 10мм и диаметров около 1м. Фанера должна быть влагостойкой. Перед сборкой ветрогенератора фанеру необходимо пропитать олифой или другими средствами с водоотталкивающим эффектом.
2. Четыре лопасти (толщина 3…6мм; размеры 500х1050мм) из пластика или металла (оцинкованная сталь, алюминиевые листы).
3. Алюминиевые уголки 30х30мм и деревянные бруски 40х40мм для соединения конструктивных элементов ветрогенератора.
4. Крепежные винты.
5. Для изготовления ротора необходимы: два тормозных автомобильных диска; медный провод длиной 5м с сечением жилы до 4 кв. мм.; неодимовые магниты 10х30мм (30 шт.).

Как обуздать энергию ветра?

Конструкция ветрогенераторов роторного типа может быть различной. В сети имеется несколько десятков различных конструкций ветрогенераторов, на основе которых можно собрать свой. Большинство самодельных ветрогенераторов имеет мощность до 1кВт при скорости ветра 22…30 м/с. Однако мощность ветрогенератора зависит не только от силы ветра, но и от правильной сборки обмотки ветрогенератора, что без специальных навыков сделать достаточно сложно.

При сборке роторного ветрогенератора стоит учитывать следующие особенности:
— собрав и испытав ветрогенератор всю конструкцию необходимо окрасить, т.к. ветрогенератор будет установлен на улице.
— при испытаниях ветрогенератора не должны быть слышны посторонние шумы. Часто они возникают из-за трения оси и шайбы или отсутствия жесткости в конструкции ветрогенератора.
— для изготовления мачты ветрогенератора лучше всего подойдут металлические трубы или квадратный профиль. Соединять все элементы мачты ветряка лучше всего болтовыми соединениями, т.к. при сварной конструкции в местах сварки из-за постоянной вибрации возможно образование трещин. Болтовые соединения при эксплуатации ветряка необходимо просто подкручивать.

В основе принципа действия любого ветрогенератора лежат аэродинамические законы. Поэтому устанавливать ветрогенератор необходимо в том месте, где скорость ветра будет максимальна.

Лучше всего устанавливать ветрогенератор в так называемом аэродинамическом коридоре, например, между пристройками и домом или между глухим забором и стеной здания, или на возвышенности.

Ветрогенератор своими руками — altern-energy.com.ua

Ветрогенератор своими руками

Все больше и больше сеть наполняет вопрос о том как сделать ветрогенератор своими руками. На самом деле это не так сложно если руки стоят из того места и нет боязни сделать что-то не так (или вообще что-то делать). 

Для примера или так сказать пробы лучше начать с меньшей мощности, так как это дешевле в расходах. Мои подсчеты показали, что для изготовления ветряка дома мощностью 5-250 Ватт нужно примерно 100-150$. Это в значительной степени меньше чем делать солнечные батареи с той же выходной мощностью.

С чего же начать создавать ветрогенератор ?

Самое важное все приготовить и не забыть составить план что за чем будет собираться.

Для ветряка своими руками Вам не понадобится специализированный инструмент. вот что можно использовать.

[toggle title=»инструмент»]

• — ножовка
• — дрель и сверла для нее
• — рулетку
• — разводной ключ
• — газовый ключ
• — транспортир
• — наждачку (разной зернистости)[/toggle]

А также самою важную составляющую нашего проекта (с бодрым названием «ветрогенератор своими руками») — это детали из чего собственно будет наш ветряк собран. Все необходимые детали можно найти у себя в гараже, иногда на балконе или просто купить на строительном рынке и магазине. Благо дело мы не строим пока ветряк на 3 кВт или больше.

[toggle title=»Необходимые детали»]

• — лист металла 25х35см
• — 1/4″ х 25 см трубку
• — 1/4″ фланец
• — 20-25мм квадратную трубу L=1м
• — диск от пилы (для крепления лопастей)
• — штифт (для соединения диска с осью мотора)
• — два автомобильных хомута
• — 8″ x 4″ ПХВ труба
• — 30″ x 8″ ПХВ труба
• — Генератор
• — болты, шайбы, гайки
• — саморезы по металлу
• — диоды на ток 10-40А (можно и больше)[/toggle]

Все это просто найти в любом строительном магазине, кроме конечно генератора. При подборе генератора выбирайте те, у которых наибольшее кол-во вольт на оборот. Можно использовать моторы от старых магнитофонов (их можно до сих пор найти на местных барахолках). Также не следует забывать, что нужен мотор не менее 12Вт, для заряда аккумулятора или инвертора.

Итак далее можно приступать к изготовлению ветрогенератора. Для простоты и удобства я разграничил этапы изготовления.

[toggle title=»Этап 1. Изготовления лопастей. «]

Этот этап самый важный во всём ветростроении. Многие для изготовления лопастей используют дерево, композитные материалы, но я думаю для этого может спокойно подойти ПВХ труба. Но прежде чем начнем создавать свои лопасти немного банально теории о ветряках (найденой на просторах Интернета):

• — чем длиннее лопасти, тем легче они крутятся в слабый ветер, но у них будет низкая скорость вращения.3, где k – потери в ветрогенераторе на механические трения и т.п.
• — чем выше ветряк установлен над уровнем земли, тем большее мощности можно извлечь из энергии ветра (рекомендуют 6-15 метров, но я установил на высоте 4 метра).

Сами лопасти изготовить из ПВХ трубы просто, нужно разрезать трубу на три полосы — две 150 град., и одна 60 град. Все это показано на рисунке. Лопасти получаемые из отрезка 10град. Более широкие — они легко крутятся в слабый ветер, но с одним недостатком — слабо.  Вы можете сами подобрать угол опытным путем — он находится где то в диапазоне 75-150 град.

Для начала вырежьте широкие лопасть и если нужно, то потом подрежьте их сделав более узкими. Если следовать аэродинамике, то нужно скруглить главную кромку и выровнять заднюю. Но с ПВХ трубами особой разницы вы не увидите.

[/toggle]

[toggle title=»Этап 2. Крепим Лопасти»] Что же пора перходить к следующей задачек на повестке дня, а именно крепление лопастей.

Есть много способов крепления, но самый простой и не дорогой думаю использование диска пилы, либо новой либо использованной, в любом случае предварительно необходимо эти зубья сточить.

Необходимо просверлить 2 отверстия равномерно расположив их от центра к краю ( на диске всего должно получится 6) со смешение в 120 град. После сверления можно приступить к сборке лопастей. Важно для крепления использовать гайки болтами, а также ипользуйте обязательно граверную шайбу.

Окончательно крепление лопастей смотрите на рис. [/toggle][toggle title=»Этап 3. Изготовление флюгера и шарнира для поворота»]

Далее переходим к изготовлению поворотной платформы, на которую мы прикрепим наши лопасти и собственно поставим генератор. Для этого используйте проф-трубу (квадрат по нашему), кусок ПВХ трубы, фланец и небольшой кусок металла для хвостовика. Из куска металла для нашего ветряка вырезаем флюгер. Форма при этом особо не важна, а только желание придать эстетический вид будет для вас направлением.

Далее в трубе (металлической) делаем пропил 20-25см (скорее всего используем болгарку, а то долго мучиться) и вставляем наш флюгер. Для крепления нам опять понадобятся болты и сквозные отверстия в трубе и листе металла.

Важно для защиты генератора от дождя и других явлений, связанных с водой, иметь чехол. Его делаем их куска ПВХ трубы. Ниже на рис. можно посмотреть как его делать.

Не для кого не секрет, что металл ржавеет, а для избегания этого используется краска. Значит и нам пришла пора все красить и собирать. Чехол с генератором крепим к трубе хомутами, а снизу трубы (ближе к двигателю) ставим фланец. [/toggle][toggle title=»Этап 4. Изготовление мачты»] Итак наше мучение с ветрогенератором подходит к  завершению и осталось всего нечего флюгер поднять повыше.

На дачах и в частных домах для такого можно использовать крышу  — немного приподняв над ней флюгер ветряка. Но мы пойдем другим путем, а именно поставим наш ветряк отдельно. Для этого нам понадобится ПФХ труба , муфта для нее и 3 Т-образных отвода.

Ее просто изготовить, и вот что получилось.

 [/toggle]

Ветряк готов.  Можно использовать автомобильные аккумуляторы, но они все же не приспособлены для постоянной разрядки и зарядки. Обычно для ветряков используют гелевые аккумуляторы, они намного более долговечны в работе. Также не забудьте припаять диоды между аккумулятором и генератором, а то ток пойдет в генератор.

Ветряк своими руками или как получить свет с помощью ветра — ВикиСтрой

Принцип работы ветрогенераторов

Принцип работы во всех модификациях ветряков одинаков. В процессе вращения лопастей образуется три вида физического воздействия: подъемная, импульсная и тормозящая силы. В результате воздействия этих сил статор приходит в движение, а ротор на неподвижной части генератора начинает создавать магнитное поле и электрический ток движется по проводам.

Вариантов исполнения ветрогенераторов большое количество, отличаются они не только мощностью, но и своим внешним видом. Структура большинства ветряков включает в себя: генератор, лопасти, инвертор, мультипликатор. Инвертор используется для преобразования полученного заряда в постоянный ток. Мультипликатор — это редуктор, который предназначен для увеличения числа оборотов вала. Устанавливают редукторы не на все ветряки, в основном только на большие и мощные ветровые установки.

Трехфазный переменный ток образуется благодаря вращению ротора. Полученная энергия направляется через контроллер к аккумуляторной батарее. Далее инвертор преобразовывает ток и делает его стабильным, именно в таком виде его можно подавать для питания бытовых приборов или освещения.

Как самостоятельно изготовить ветрогенератор вертикального типа

Изготовить ветряк можно самостоятельно в домашних условиях. Для начала нужно определиться с видом ветрогенератора. В зависимости от своей конструкции ветроустановки бывают:

• с вертикальной осью вращения: ротор Дарье, ветрогенератор Савониуса;
• с горизонтальной осью вращения: параллельной или перпендикулярной потоку ветра.

Некоторые модели ветряков совмещают в себе несколько типов установок. Рассмотрим пример создания гибридного ветряка, который совмещает в себе конструкцию ветровых генераторов типа Савониуса и Дарье.

Собираем ротор

Чтобы собрать ротор, необходимо приобрести:

• 6 неодимовых магнитов D30хh20 мм;
• 6 ферритовых кольцевых магнитов D72xd32xh25 мм;
• 2 металлических диска D230хH5 мм;
• эпоксидная смола или клей.

Вместо металлических дисков можно использовать пильные диски подходящего размера. На одном диске размещают 6 неодимовых магнитов, чередуя их полярность, угол между ними должен быть 60 градусов на диаметре 165 мм.

На втором диске по такому же принципу располагают ферритовые кольцевые магниты.

Чтобы магниты не сдвинулись во время работы ветряка, их нужно хотя бы до половины залить эпоксидным клеем.

Изготавливаем статор

Сначала необходимо намотать 9 катушек по 60 витков, для этого используют эмалированный медный провод диаметром 1 мм.

Далее катушки спаивают между собой: начало первой катушки с концом четвертой, четвертая с седьмой. Вторая фаза точно так же соединяется через две катушки, только спаивать начинают со второй катушки. Соединение третьей фазы начинается с третьей катушки.

Из фанеры изготавливается форма, в нее укладывают пергаментную бумагу, сверху которой кладут кусок стекловолокна и катушки.

Все это заливается эпоксидной смолой. Через 24 часа из формы извлекается готовый статор.

Сборка генератора

Все части генератора готовы, осталось их только собрать.

Сам генератор будет крепиться к кронштейну с хабом с помощью шпилек. Детальнее рассмотрим процесс сборки.

Этапы сборки генератора:

• в верхнем роторе проделывается 4 отверстия с резьбой под шпильки. Они необходимы для того, чтобы ротор плавно «садился» на свое посадочное место;
• в статоре проделывается 4 отверстия под крепление кронштейна;
• на кронштейн укладывается нижний ротор магнитами вверх, в нем также просверливается 4 отверстия под резьбу для шпильки;
• на нижний ротор кладут статор;
• сверху укладывают второй ротор магнитами вниз. Все это фиксируется между собой и кронштейном с хабом шпильками и гайками.

Хаб (фланец с подшипниками) нужно приобрести отдельно: нижняя часть хаба должна быть диаметром под 1,5 дюймовую трубу.

Очередность крепления всех деталей более детально представлены на схеме ниже:

1 — соединительный элемент; 2 — опора лопастей; 3 — верхняя часть ротора; 4 — магнит; 5 — втулка; 6 — статор; 7 — нижняя часть ротора; 8 — гайка; 9 — шпилька; 10 — хаб; 11 — ось; 12 — кронштейн для крепления статора

Изготавливаем лопасти

Лопасти можно изготовить из дерева, стеклоткани и других материалов. Быстрее и легче эту часть ветрогенератора смастерить из канализационной ПВХ трубы. Лучше использовать трубы оранжевого цвета, так как они обладают хорошей плотностью и не боятся попадания прямых солнечных лучей.

Для вертикального ветрогенератора понадобится 4 лопасти из ПВХ трубы и 2 ортогональные (изогнутые) лопасти из оцинкованной жести. Такая конструкция позволит вращаться ветряку даже в условиях слабого ветра со скоростью 2–3 м в секунду. Берем метровые отрезки ПВХ трубы и разрезаем их вдоль на 2 равные части. Из жести вырезаем полукруги по размерам будущей лопасти и крепим их с помощью болтов по краям трубы.

Чтобы изготовить ортогональные лопасти, вам понадобится стандартный оцинкованный лист стали толщиной 0,75 мм. Сначала ножницами по металлу вырезается два отрезка размером 1х0,4 м и четыре отрезка в виде капельки. Потом отрезки стали нужно согнуть и по краям прикрепить отрезки «капельки».

Крепят лопасти по кругу на каркас, его можно сварить из профильной квадратной трубы 20х20 и уголков 25х25. Размеры каркаса и расстояние между лопастями можно увидеть на схеме ниже:

Сборка конструкции ветрогенератора

Из водопроводных труб различного диаметра сваривается мачта, высота ее зависит от местности, где будет располагаться ветрогенератор, и условий его эксплуатации, но в любом случае он должен быть выше крыши дома.

Заранее под секционную мачту нужно подготовить трехточечный армированный фундамент. К готовой мачте на земле прикручивается генератор. Далее к генератору прикрепляется болтами каркас с лопастями. Мачта с ветряком крепится к фундаменту с помощью двух шарнирных опор и посредством лебедки поднимается в вертикальное положение. После подъема мачты третья опора с помощью болта прикручивается к основанию ветряка. Дополнительно мачту нужно зафиксировать с помощью растяжки.

Электрическая часть

Ветряк будет выдавать 3-х фазный переменный ток. С помощью мостового выпрямителя, состоящего из 6 диодов, преобразовываем его в постоянный ток.

Это дает возможность заряжать аккумулятор на 12 В. Для контроля зарядки аккумулятора и предотвращения его перезарядки используют стандартное реле зарядки автомобиля РР-380.

К аккумулятору подключают инвертор, который позволяет преобразовать полученные 12 В постоянного тока в 220 В переменного частотой 50 Гц.

Результат работы ветряка: расчет эффективности

Тестовые испытания ветрогенератора при разной скорости ветра показали следующие результаты:

• при скорости ветра 5 м/с получаем 60 об/мин — 7 В и 2,3 А = 16 Вт;
• при скорости ветра 10,6 м/с получаем около 120 об/мин — 13 В и 3,4 А = 44 Вт;
• при скорости 15,3 м/с примерно 180 об/мин — 15 В и 5,1 А = 76,5 Вт;
• при скорости ветра 18 м/с получаем 240 об/мин — 18 В и 9 А = 162 Вт.

В основном ветряк выдает 16–45 Вт, так как ветер более 15 м/с бывает редко. Однако, если поставить скоростной винт, тогда можно получить более высокие результаты.

Герей Татьяна, рмнт.ру

15.03.17

Малые ветряные электрические системы | Министерство энергетики

Если у вас достаточно ветровых ресурсов в вашем районе и ситуация правильная, небольшие ветровые электрические системы являются одной из самых экономически эффективных домашних систем возобновляемой энергии — с нулевыми выбросами и загрязнением.

Небольшие ветряные электрические системы могут:

• Снизить ваши счета за электроэнергию на 50% –90%
• Помогите вам избежать высоких затрат на продление линий электропередачи до удаленного места
• Помогите источникам бесперебойного питания выдержать длительные отключения электроэнергии .

Небольшие ветряные электрические системы также могут использоваться для множества других применений, включая перекачку воды на фермах и ранчо.

На наших страницах, посвященных планированию малой ветроэнергетической системы, а также об установке и техническом обслуживании небольшой ветровой электрической системы, есть дополнительная информация.

Как работает небольшая ветровая электрическая система

Ветер создается из-за неравномерного нагрева поверхности Земли солнцем. Ветровые турбины преобразуют кинетическую энергию ветра в чистое электричество.Когда ветер вращает лопасти ветряной турбины, ротор улавливает кинетическую энергию ветра и преобразует ее во вращательное движение, чтобы привести в действие генератор. Большинство турбин имеют автоматические системы управления превышением скорости, чтобы ротор не выходил из-под контроля при очень сильном ветре. В нашей анимации по ветроэнергетике есть больше информации о том, как работают ветровые системы и какие преимущества они предоставляют.

Небольшая ветровая система может быть подключена к электросети через вашего поставщика электроэнергии или может быть автономной (вне сети).Это делает небольшие ветровые электрические системы хорошим выбором для сельских районов, которые еще не подключены к электросети.

Компоненты малой ветроэнергетической системы

Ветряная электрическая система состоит из ветряной турбины, установленной на опоре для обеспечения лучшего доступа к более сильным ветрам. В дополнение к турбине и башне, небольшие ветряные электрические системы также требуют компонентов балансировки системы.

Турбины

Большинство малых ветряных турбин, производимых сегодня, представляют собой машины с горизонтальной осью, направленными против ветра, с двумя или тремя лопастями.Эти лезвия обычно изготавливаются из композитного материала, например из стекловолокна.

Рама турбины — это конструкция, на которой крепятся ротор, генератор и хвостовая часть. Количество энергии, которое будет производить турбина, в первую очередь определяется диаметром ее ротора. Диаметр ротора определяет его «рабочую площадь» или количество ветра, перехватываемого турбиной. Хвост удерживает турбину направленной против ветра.

Башни

Поскольку скорость ветра увеличивается с высотой, небольшая ветряная турбина устанавливается на башне.Как правило, чем выше башня, тем больше мощности может производить ветровая система.

Относительно небольшие вложения в увеличенную высоту градирни могут дать очень высокую отдачу от производства электроэнергии. Например, чтобы поднять 10-киловаттный генератор с 60-футовой башни до 100-футовой башни, общая стоимость системы увеличится на 10%, но он может производить на 25% больше энергии.

Большинство производителей турбин предоставляют комплекты ветроэнергетических систем, которые включают башни. Выделяют два основных типа башен: самонесущие (отдельно стоящие) и с оттяжками.Существуют также наклонно-опускающиеся башни с оттяжками. В большинстве домашних ветроэнергетических систем используются башни с оттяжками, которые являются наименее дорогими и более простыми в установке, чем самонесущие башни. Однако, поскольку радиус оттяжек должен составлять от половины до трех четвертей высоты башни, башни с оттяжками требуют достаточно места для их размещения.

Хотя наклонно опускающиеся башни более дороги, они предлагают потребителю простой способ обслуживания небольших легких турбин, обычно 10 киловатт или меньше.Опускающиеся башни также можно опускать на землю во время опасных погодных условий, таких как ураганы. Алюминиевые башни склонны к растрескиванию, и их следует избегать.

Баланс компонентов системы

Баланс компонентов системы, которые вам понадобятся для небольшой ветроэнергетической системы — помимо ветряной турбины и башни — будет зависеть от вашего приложения. Например, детали, необходимые для водяной насосной системы, будут сильно отличаться от того, что вам нужно для бытового применения.

Требуемый баланс компонентов системы также будет зависеть от того, является ли ваша система подключенной к сети, автономной или гибридной.

Большинство производителей могут предоставить вам системный пакет, который включает в себя все компоненты, необходимые для вашего конкретного приложения. Для приложений, подключенных к жилой сети, компоненты баланса системы могут включать следующее:

• Контроллер
• Аккумуляторные батареи
• Инвертор (блок кондиционирования)
• Проводка
• Электрический выключатель
• Система заземления
• Фундамент под башню.

Энергия ветра | Национальное географическое общество

Все, что движется, обладает кинетической энергией, а ученые и инженеры используют кинетическую энергию ветра для выработки электроэнергии. Энергия ветра, или энергия ветра, создается с помощью ветряной турбины, устройства, которое направляет энергию ветра для выработки электроэнергии.

Ветер обдувает лопатки турбины, прикрепленные к ротору. Затем ротор вращает генератор для выработки электричества. Есть два типа ветряных турбин: ветряные турбины с горизонтальной осью (HAWT) и ветровые турбины с вертикальной осью (VAWT).HAWT — наиболее распространенный тип ветряных турбин. У них обычно есть две или три длинных тонких лопасти, которые похожи на пропеллер самолета. Лопасти расположены так, что они обращены прямо против ветра. VAWT имеют более короткие и широкие изогнутые лопасти, которые напоминают лопасти, используемые в электрическом миксере.

Небольшие индивидуальные ветряные турбины могут производить 100 киловатт энергии, достаточной для питания дома. Небольшие ветряные турбины также используются в таких местах, как водонасосные станции. Ветряные турбины немного большего размера расположены на башнях высотой до 80 метров (260 футов) с лопастями ротора, длина которых составляет примерно 40 метров (130 футов).Эти турбины могут генерировать 1,8 мегаватта энергии. Еще более крупные ветряные турбины можно найти на башнях высотой 240 метров (787 футов) с лопастями ротора длиной более 162 метров (531 фут). Эти большие турбины могут генерировать от 4,8 до 9,5 мегаватт энергии.

После выработки электроэнергии ее можно использовать, подключать к электросети или хранить для будущего использования. Министерство энергетики США работает с национальными лабораториями над разработкой и улучшением технологий, таких как батареи и гидроаккумулирующие установки, чтобы их можно было использовать для хранения избыточной энергии ветра.Такие компании, как General Electric, устанавливают батареи вместе со своими ветряными турбинами, чтобы электричество, вырабатываемое за счет энергии ветра, можно было сразу же хранить.

По данным Геологической службы США, в США имеется 57 000 ветряных турбин как на суше, так и на море. Ветровые турбины могут быть автономными конструкциями или они могут быть объединены в так называемую ветряную электростанцию. В то время как одна турбина может генерировать достаточно электроэнергии для удовлетворения потребностей в энергии одного дома, ветряная электростанция может вырабатывать гораздо больше электроэнергии, достаточной для снабжения энергией тысяч домов.Ветряные электростанции обычно располагаются на вершине горы или в другом месте, где ветрено, чтобы использовать преимущества естественных ветров.

Самая большая оффшорная ветряная электростанция в мире называется Walney Extension. Эта ветряная электростанция расположена в Ирландском море примерно в 19 километрах (11 милях) к западу от северо-западного побережья Англии. Расширение Уолни занимает огромную территорию в 149 квадратных километров (56 квадратных миль), что делает ветряную электростанцию ​​больше, чем город Сан-Франциско, Калифорния, или остров Манхэттен в Нью-Йорке.Сеть из 87 ветряных турбин имеет высоту 195 метров (640 футов), что делает эти морские ветряные турбины одними из самых больших ветряных турбин в мире. Walney Extension имеет потенциал для выработки 659 мегаватт электроэнергии, чего достаточно для снабжения электричеством 600 000 домов в Соединенном Королевстве.

История ветроэнергетики — Управление энергетической информации США (EIA)

Люди использовали энергию ветра тысячи лет

Люди использовали энергию ветра для передвижения лодок по реке Нил еще в 5000 году до нашей эры.К 200 г. до н.э. в Китае использовались простые ветряные водяные насосы, а в Персии и на Ближнем Востоке ветряные мельницы с лопастями из плетеного тростника шлифовали зерно.

Новые способы использования энергии ветра со временем распространились по всему миру. К 11 веку люди на Ближнем Востоке широко использовали ветряные насосы и ветряные мельницы для производства продуктов питания. Купцы и крестоносцы принесли в Европу ветровую технику. Голландцы разработали большие ветряные насосы для осушения озер и болот в дельте реки Рейн.В конечном итоге иммигранты из Европы перенесли ветроэнергетику в Западное полушарие.

Американские колонисты использовали ветряные мельницы для измельчения зерна, перекачивания воды и пиления древесины на лесопилках. Поселенцы и владельцы ранчо установили тысячи ветряных насосов, когда они заселили запад Соединенных Штатов. В конце 1800-х — начале 1900-х годов также широко использовались небольшие ветроэлектрические генераторы (ветряные турбины).

Количество ветряных насосов и ветряных турбин сократилось, поскольку в рамках программ электрификации сельских районов в 1930-х годах линии электропередач были продлены до большинства ферм и ранчо по всей стране.Однако на некоторых ранчо до сих пор используются ветряные насосы для подачи воды для скота. Небольшие ветряные турбины снова становятся все более распространенными, в основном для снабжения электроэнергией отдаленных и сельских районов.

Традиционная голландская ветряная мельница

Источник: стоковая фотография (защищена авторским правом)

Современные ветряки

Источник: стоковая фотография (защищена авторским правом)

Использование энергии ветра расширилось из-за нехватки нефти и экологических проблем

Дефицит нефти 1970-х изменил энергетическую среду Соединенных Штатов и всего мира.Дефицит нефти вызвал интерес к разработке способов использования альтернативных источников энергии, таких как энергия ветра, для выработки электроэнергии. Федеральное правительство США поддерживало исследования и разработки больших ветряных турбин. В начале 1980-х годов в Калифорнии были установлены тысячи ветряных турбин, в основном из-за политики государства и штата, поощрявшей использование возобновляемых источников энергии.

В 1990-х и 2000-х годах федеральное правительство США создало стимулы для использования возобновляемых источников энергии в ответ на новую заботу об окружающей среде.Федеральное правительство также предоставило финансирование исследований и разработок, чтобы помочь снизить стоимость ветряных турбин, и предложило налоговые и инвестиционные льготы для проектов в области ветроэнергетики. Кроме того, правительства штатов ввели новые требования к производству электроэнергии из возобновляемых источников, а продавцы электроэнергии и коммунальные предприятия начали предлагать своим клиентам электроэнергию, произведенную с помощью ветра и других возобновляемых источников энергии (иногда называемую зеленой энергией ). Эти политика и программы привели к увеличению количества ветряных турбин и количества электроэнергии, вырабатываемой за счет энергии ветра.

Доля ветроэнергетики в США выросла с менее чем 1% в 1990 году до примерно 8,4% в 2020 году. Стимулы в Европе привели к значительному расширению использования энергии ветра там. Китай вложил значительные средства в ветроэнергетику и в настоящее время является крупнейшим в мире производителем ветровой электроэнергии. В 1990 г. в 16 странах было выработано в общей сложности около 3,6 млрд. КВтч ветровой электроэнергии. В 2019 году 127 стран произвели в общей сложности около 1,42 трлн кВтч ветровой электроэнергии.

Последнее обновление: 17 марта 2021 г.

Ветрогенератор, используемый для выработки энергии ветра Альтернативные учебные пособия по энергии

Генератор ветровой турбины, используемый для выработки энергии ветра Статья Учебники по альтернативной энергии 19.06.2010 03.06.2021 Учебники по альтернативной энергии

Поделитесь / добавьте в закладки с:

Типы ветряных генераторов

Ветряная турбина состоит из двух основных компонентов, и, посмотрев на один из них, конструкцию лопастей ротора в предыдущем уроке, теперь мы можем взглянуть на другой, ветряной генератор или WTG , который является электрическим. машина, используемая для выработки электроэнергии.Электрический генератор с низкой частотой вращения используется для преобразования механической вращательной мощности, производимой энергией ветра, в полезную электроэнергию для снабжения наших домов и лежит в основе любой ветроэнергетической системы.

Преобразование вращательной механической энергии, генерируемой лопастями ротора (известной как первичный двигатель), в полезную электрическую мощность для использования в бытовых системах электроснабжения и освещения или для зарядки аккумуляторов может выполняться любым из следующих основных типов вращательных электрических машины, обычно используемые в ветроэнергетических установках:

• 1.Машина постоянного тока (DC), также известная как Dynamo
• 2. Синхронная машина переменного тока (AC), также известная как генератор переменного тока
• 3. Асинхронная машина переменного тока, также известная как генератор переменного тока

Все эти электрические машины представляют собой электромеханические устройства, работающие по закону электромагнитной индукции Фарадея. То есть они действуют за счет взаимодействия магнитного потока и электрического тока или потока заряда.Поскольку этот процесс обратим, та же машина может использоваться в качестве обычного электродвигателя для преобразования электроэнергии в механическую энергию или в качестве генератора, преобразующего механическую энергию обратно в электрическую.

Индукционный генератор ветряной турбины

Электрические машины, наиболее часто используемые для ветряных турбин, работают как генераторы, при этом синхронные генераторы и индукционные генераторы (как показано) обычно используются в более крупных системах ветрогенераторов.Обычно небольшие или самодельные ветряные турбины, как правило, используют низкоскоростной генератор постоянного тока или динамо, поскольку они маленькие, дешевые и их намного проще подключить.

Так имеет ли значение, какой тип электрического генератора мы можем использовать для производства энергии ветра. Простой ответ — и да, и нет, поскольку все зависит от типа системы и приложения, которое вы хотите. Низковольтный выход постоянного тока от генератора или динамо-машины старого типа можно использовать для зарядки батарей, в то время как более высокий синусоидальный выход переменного тока от генератора переменного тока может быть подключен непосредственно к местной сети.

Кроме того, выходное напряжение и потребляемая мощность полностью зависят от имеющихся у вас приборов и от того, как вы хотите их использовать. Кроме того, расположение ветряного генератора, будет ли ветровой ресурс поддерживать его постоянное вращение в течение длительных периодов времени, или скорость генератора и, следовательно, его мощность будут изменяться вверх и вниз в зависимости от изменения имеющегося ветра.

Производство электроэнергии

A Ветрогенератор — это то, что производит ваше электричество, преобразовывая механическую энергию в электрическую.Давайте проясним здесь: они не создают энергии и не производят больше электрической энергии, чем количество механической энергии, используемой для вращения лопастей ротора. Чем больше «нагрузка» или электрическая нагрузка на генератор, тем больше механической силы требуется для вращения ротора. Вот почему генераторы бывают разных размеров и производят разное количество электроэнергии.

В случае «ветряного генератора» ветер толкает непосредственно лопасти турбины, что преобразует линейное движение ветра во вращательное движение, необходимое для вращения ротора генератора, и чем сильнее ветер толкает, тем больше электрическая энергия может быть произведена.Тогда важно иметь хорошую конструкцию лопастей ветряной турбины, чтобы извлекать как можно больше энергии из ветра.

Все электрические турбогенераторы работают из-за эффектов перемещения магнитного поля мимо электрической катушки. Когда электроны проходят через электрическую катушку, вокруг нее создается магнитное поле. Точно так же, когда магнитное поле движется мимо катушки с проволокой, в катушке индуцируется напряжение, как определено законом магнитной индукции Фарадея, заставляя электроны течь.

Простой генератор с использованием магнитной индукции

Затем мы можем видеть, что при перемещении магнита мимо одиночной проволочной петли, напряжение, известное как и ЭДС (электродвижущая сила), индуцируется внутри проволочной петли из-за магнитного поля магнита. Когда напряжение индуцируется через проволочную петлю, электрический ток в форме электронного потока начинает течь по петле, генерируя электричество.

Но что, если бы вместо одной отдельной проволочной петли, как показано, у нас было бы много петель, намотанных вместе на одном и том же каркасе, чтобы сформировать катушку из проволоки, гораздо большее напряжение и, следовательно, можно было бы генерировать ток для того же количества магнитного потока.

Это связано с тем, что магнитный поток проходит через большее количество проводов, производя большую ЭДС, и это основной принцип закона электромагнитной индукции Фарадея, и генератор переменного тока использует этот принцип для преобразования механической энергии, такой как вращение ветряной турбины или гидротурбины. , в электрическую энергию, производящую синусоидальную форму волны.

Итак, мы видим, что есть три основных требования к производству электроэнергии, а именно:

• Катушка или набор проводников
• Система магнитного поля
• Относительное движение между проводниками и полем

Тогда чем быстрее вращается катушка с проволокой, тем больше скорость изменения, с которой магнитный поток отсекается катушкой, и тем больше индуцированная ЭДС внутри катушки.Точно так же, если магнитное поле становится сильнее, наведенная ЭДС увеличится при той же скорости вращения. Таким образом: Индуцированная ЭДС Φ * n. Где: «Φ» — поток магнитного поля, а «n» — скорость вращения. Также полярность генерируемого напряжения зависит от направления магнитных линий потока и направления движения проводника.

Существует два основных типа электрического генератора и генератора переменного тока: генератор с постоянным магнитом и генератор с возбужденным полем , причем оба типа состоят из двух основных частей: статора и ротора .

Статор является «стационарной» (отсюда и название) частью машины и может иметь либо набор электрических обмоток, образующих электромагнит, либо набор постоянных магнитов в рамках своей конструкции. Ротор — это часть машины, которая «вращается». Опять же, ротор может иметь вращающиеся выходные катушки или постоянные магниты. Как правило, генераторы и генераторы переменного тока, используемые для генераторов ветряных турбин, определяются тем, как они создают свой магнетизм, будь то электромагниты или постоянные магниты.

У обоих типов нет реальных преимуществ и недостатков. Большинство бытовых ветряных генераторов на рынке используют постоянные магниты в своей конструкции турбогенератора, которые создают необходимое магнитное поле при вращении машины, хотя некоторые действительно используют электромагнитные катушки.

Эти высокопрочные магниты обычно изготавливаются из редкоземельных материалов , таких как неодимовое железо (NdFe) или самарий-кобальт (SmCo), что устраняет необходимость в обмотках возбуждения для обеспечения постоянного магнитного поля, что приводит к более простой и прочной конструкции. .Обмотки намотанного поля имеют то преимущество, что их магнетизм (и, следовательно, мощность) согласовывается с изменяющейся скоростью ветра, но для создания необходимого магнитного поля требуется внешний источник энергии.

Теперь мы знаем, что электрический генератор обеспечивает средство преобразования энергии между механическим крутящим моментом, создаваемым лопастями ротора, называемым первичным двигателем, и некоторой электрической нагрузкой. Механическое соединение генератора ветряной турбины с лопастями ротора осуществляется через главный вал, который может быть либо простым прямым приводом, либо с помощью редуктора для увеличения или уменьшения скорости генератора относительно скорости вращения лопастей.

Использование редуктора позволяет лучше согласовать скорость генератора со скоростью турбины, но недостатком использования редуктора является то, что как механический компонент он подвержен износу, что снижает эффективность системы. Однако прямой привод может быть более простым и эффективным, но вал ротора и подшипники генератора подвергаются полному весу и вращательной силе лопастей ротора.

Кривая выходной мощности ветряного генератора

Таким образом, тип ветряного генератора, необходимый для конкретного места, зависит от энергии, содержащейся в ветре, и характеристик самой электрической машины.Все ветряные турбины имеют определенные характеристики, связанные со скоростью ветра.

Генератор (или генератор переменного тока) не будет производить выходную мощность до тех пор, пока его скорость вращения не превысит заданную скорость ветра, когда сила ветра на лопасти ротора достаточна для преодоления трения, а лопасти ротора разгоняются достаточно для запуска генератора. производя полезную мощность.

Выше этой скорости включения генератор должен вырабатывать мощность, пропорциональную кубу скорости ветра (K.V ³ ), пока не достигнет максимальной номинальной выходной мощности, как показано.

Выше этой номинальной скорости ветровые нагрузки на лопасти ротора будут приближаться к максимальной прочности электрической машины, и генератор будет вырабатывать максимальную или номинальную выходную мощность, когда будет достигнуто окно номинальной скорости ветра. Если скорость ветра продолжит увеличиваться, генератор ветряной турбины остановится в точке отключения, чтобы предотвратить механическое и электрическое повреждение, что приведет к нулевой выработке электроэнергии. Тормозом для остановки генератора из-за его повреждения может быть либо механический регулятор, либо электрический датчик скорости.

Купить ветрогенератор, такой как ECO-WORTHY 400 Watt Wind Turbine Generator, для зарядки аккумулятора непросто, и необходимо учитывать множество факторов. Цена только одна из них. Обязательно выбирайте электрическую машину, соответствующую вашим потребностям. Если вы устанавливаете систему, подключенную к сети, выберите генератор сетевого напряжения переменного тока. Если вы устанавливаете систему на батарейках, ищите генератор постоянного тока для зарядки батарей. Также учитывайте механическую конструкцию генератора, такую ​​как размер и вес, скорость работы и защиту от окружающей среды, поскольку он будет проводить весь свой срок, установленный на вершине столба или башни.

В следующем уроке о ветряных генераторах мы рассмотрим машины постоянного тока и то, как мы можем использовать генератор постоянного тока для производства электроэнергии из энергии ветра. Чтобы узнать больше о «Генераторах ветряных турбин» или получить дополнительную информацию об энергии ветра о различных доступных ветроэнергетических системах, или изучить преимущества и недостатки энергии ветра, нажмите здесь, чтобы получить копию одного из лучших «Ветряных турбин» Гиды »прямо сейчас с Amazon.

Информация и факты о ветроэнергетике

Ветер — это движение воздуха из области высокого давления в область низкого давления.На самом деле ветер существует потому, что Солнце неравномерно нагревает поверхность Земли. По мере того, как горячий воздух поднимается, более холодный воздух заполняет пустоту. Пока светит солнце, будет дуть ветер. А ветер издавна служил источником энергии для людей.

Древние мореплаватели ловили ветер парусами. Когда-то фермеры использовали ветряные мельницы для измельчения зерна и перекачивания воды. Сегодня все больше и больше ветряных турбин выжимают из ветра электричество. За последнее десятилетие использование ветряных турбин увеличивалось более чем на 25 процентов в год.Тем не менее, он обеспечивает лишь небольшую часть мировой энергии.

Погода 101

Погода на нашей планете может быть очень суровой — от волн тепла и града до тайфунов и торнадо. Узнайте, что заставляет природу высвободить свою ярость.

Как это работает

Большая часть энергии ветра поступает от турбин, которые могут достигать высоты 20-этажного здания и иметь три лопасти длиной 200 футов (60 метров). Ветер вращает лопасти, которые вращают вал, соединенный с генератором, вырабатывающим электричество.

Самые большие ветряные турбины вырабатывают достаточно электроэнергии в год (около 12 мегаватт-часов) для снабжения около 600 домов в США. Ветряные электростанции имеют десятки, а иногда и сотни таких турбин, выстроенных вместе в особенно ветреных местах. Небольшие турбины, установленные на заднем дворе, могут производить достаточно электроэнергии для одного дома или небольшого предприятия.

Бурно развивающаяся ветроэнергетика

Ветер — это чистый источник возобновляемой энергии, не вызывающий загрязнения воздуха и воды. А поскольку ветер здесь бесплатный, эксплуатационные расходы после установки турбины практически равны нулю.Массовое производство и технический прогресс удешевляют турбины, и многие правительства предлагают налоговые льготы, чтобы стимулировать развитие ветроэнергетики.

К недостаткам можно отнести жалобы местных жителей на уродливые и шумные ветряные турбины. Медленно вращающиеся лезвия также могут убивать птиц и летучих мышей, но не так много, как автомобили, линии электропередач и высотные здания. Ветер тоже переменчив: если он не дует, электричество не вырабатывается.

Тем не менее, ветроэнергетика процветает.Благодаря глобальным усилиям по борьбе с изменением климата, таким как Парижское соглашение, возобновляемые источники энергии переживают бум роста, при этом энергия ветра лидирует. С 2000 по 2015 год совокупная ветровая мощность во всем мире увеличилась с 17 000 мегаватт до более чем 430 000 мегаватт. В 2015 году Китай также обогнал ЕС по количеству установленных ветряных турбин и продолжает лидировать в установке.

Отраслевые эксперты прогнозируют, что при сохранении таких темпов роста к 2050 году одна треть мировых потребностей в электроэнергии будет удовлетворяться за счет энергии ветра.

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Часто задаваемые вопросы по ветроэнергетике (FAQ)

Земля окружена атмосферой, состоящей из воздуха. Воздух представляет собой смесь газа, твердых и жидких частиц. Энергия Солнца неравномерно нагревает атмосферу и Землю.

Холодный воздух содержит больше частиц воздуха, чем теплый. Поэтому холодный воздух тяжелее и опускается вниз через атмосферу, создавая зоны с высоким давлением. Теплый воздух поднимается над атмосферой, создавая зоны с низким давлением.Воздух пытается уравновесить области низкого и высокого давления — частицы воздуха перемещаются из областей высокого давления (холодный воздух) в области низкого давления (теплый воздух). Это движение воздуха известно как ветер.

На ветер также влияет движение земли. Когда он вращается вокруг своей оси, воздух не перемещается напрямую из областей с более высоким давлением в области с более низким давлением. Вместо этого воздух выталкивается на запад в северном полушарии и на восток в южном полушарии.Это известно как сила Кориолиса. Щелкните, чтобы увидеть схему того, как движение Земли влияет на ветер.

Поверхность Земли отмечена деревьями, зданиями, озерами, морем, холмами и долинами, которые также влияют на направление и скорость ветра. Например, там, где встречаются теплая земля и прохладное море, разница температур создает тепловые эффекты, которые вызывают местные морские бризы.

Ветер обычно измеряется по его скорости и направлению. Атласы ветра показывают распределение скоростей ветра в широком масштабе, давая графическое представление о средней скорости ветра (для заданной высоты) по территории.Они составляются на основе измерений местной метеорологической станции или других зарегистрированных данных, связанных с ветром.

Традиционно скорость ветра измеряется анемометрами — обычно тремя чашами, которые фиксируют ветер, вращающийся вокруг вертикальной оси (на фото ниже). Направление ветра измеряется с помощью флюгера.

После измерения данных о ветре, по крайней мере, за один год, можно рассчитать среднегодовую скорость ветра. Статистика скорости и направления ветра отображается в виде розы ветров, показывая статистическое распределение скорости ветра по направлению.

Статистика ветра показывает лучшие места для размещения ветряных электростанций в соответствии с лучшими ветровыми ресурсами. Они также предоставляют дополнительную информацию о том, как турбины должны быть расположены по отношению друг к другу и каким должно быть расстояние между турбинами.

Ветряная турбина — это машина, преобразующая кинетическую энергию ветра в механическую или электрическую энергию. Ветряки состоят из фундамента, башни, гондолы и ротора. Фундамент предотвращает падение турбины.Башня поддерживает ротор и гондолу (или коробку).

Гондола содержит крупные основные компоненты, такие как главный мост, редуктор, генератор, трансформатор и система управления. Ротор состоит из лопастей и ступицы, которая удерживает их в нужном положении при вращении. Большинство коммерческих ветряных турбин имеют три лопасти ротора. Длина лопастей может составлять более 60 метров.

Посмотрите, как работает ветряная турбина!

Средний размер береговых турбин, производимых сегодня, составляет около 2 штук.5-3 МВт с длиной лопастей около 50 метров. Он может обеспечивать электроэнергией более 1500 средних домохозяйств ЕС.

Средняя оффшорная ветряная турбина мощностью 3,6 МВт может обеспечить электроэнергией более 3312 средних домашних хозяйств в ЕС.

В 1985 году ветряные турбины были мощностью менее 1 МВт с диаметром ротора около 15 метров.
В 2012 году средний размер составляет 2,5 МВт при диаметре ротора 100 метров.

Турбины мощностью 7,5 МВт на сегодняшний день являются самыми крупными турбинами с лопастями длиной около 60 метров — более половины длины ротора диаметром более 120 метров — длиннее футбольного поля.Планируется, что турбины мощностью 15 МВт, а турбины мощностью 20 МВт считаются теоретически возможными.

Башни в основном трубчатые, из стали или бетона, обычно окрашены в светло-серый цвет. Лезвия изготавливаются из стекловолокна, армированного полиэстера или древесно-эпоксидной смолы. Они светло-серые, потому что незаметны при большинстве условий освещения. Покрытие матовое, чтобы уменьшить отраженный свет.

При проектировании ветряной электростанции учитывается множество факторов.В идеале площадка должна быть как можно более широкой и открытой в направлении преобладающего ветра, с небольшим количеством препятствий. Необходимо учитывать его визуальное влияние — несколько больших турбин обычно лучше, чем многие меньшие.

Турбины должны быть легко доступны для обслуживания и ремонта, когда это необходимо. Уровни шума можно рассчитать, чтобы ферма соответствовала уровням шума, установленным национальным законодательством. Поставщик турбины определяет минимальное расстояние между турбинами, принимая во внимание влияние, которое одна турбина может оказывать на соседние турбины, — «эффект следа».

Затем необходимо выбрать правильный тип турбины. Это зависит от ветровых условий и особенностей ландшафта местности, местных / национальных правил, таких как высота турбины, уровень шума и охрана природы, риск экстремальных явлений, таких как землетрясения, насколько легко транспортировать турбины на площадку и местная доступность кранов.

Время строительства обычно очень короткое — ветряную электростанцию ​​мощностью 10 МВт можно легко построить за два месяца. Более крупная ветряная электростанция мощностью 50 МВт может быть построена за шесть месяцев.

Стоимость варьируется, но самая большая стоимость — это сама турбина. Это капитальные затраты, которые должны быть оплачены заранее и обычно составляют 75% от общей суммы.

После того, как турбина запущена и работает, нет никаких затрат на топливо и углерод, только затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание (O&M), которые минимальны по сравнению, например, с газовая электростанция, где ЭиТО составляет 40-70% общих затрат, а остальная часть затрат — топливо.

Ветровые турбины начинают работать при скорости ветра от 4 до 5 метров в секунду и достигают максимальной выходной мощности со скоростью около 15 метров в секунду.При очень высокой скорости ветра, то есть при ураганном ветре 25 метров в секунду, ветряные турбины отключаются. Современная ветряная турбина вырабатывает электроэнергию в 70-85% случаев, но вырабатывает разную мощность в зависимости от скорости ветра.

В течение года он обычно дает около 24% от теоретической максимальной производительности (41% на море). Это известно как коэффициент мощности. Коэффициент мощности обычных электростанций составляет в среднем 50% -80%. Из-за остановок для обслуживания или поломок ни одна электростанция не вырабатывает энергию в течение 100% времени.

Оптимальное количество лопастей для ветряной турбины зависит от работы, которую она должна выполнять. Турбины для выработки электроэнергии должны работать на высоких скоростях, но не требуют большого крутящего момента. Эти машины обычно имеют три или два лезвия. С другой стороны, ветряным насосам требуется вращающее усилие, но не большая скорость, и поэтому у них много лопастей.

Большинство современных коммерческих ветряных турбин имеют три лопасти, так как они вырабатывают оптимальную мощность.

Двухлопастные машины дешевле и легче, с более высокими скоростями движения, что снижает стоимость коробки передач, и их легче установить. Они работают почти так же хорошо, как трехлопастные турбины. Однако они могут быть более шумными и не такими визуально привлекательными, выглядя «резкими» при повороте.

Турбины иногда необходимо останавливать для обслуживания, ремонта компонентов или в случае неисправности, которую необходимо проверить. Другой причиной может быть слишком слабый или слишком сильный ветер: если ветер слишком сильный, турбину необходимо остановить, так как она может быть повреждена.

В ветряной электростанции сами турбины занимают менее 1% площади суши. Вокруг них могут развиваться существующие виды деятельности, такие как сельское хозяйство и туризм, и при этом не беспокоить таких животных, как коровы и овцы.

Все больше и больше домовладельцев, сообществ и малых предприятий заинтересованы в выработке собственного электричества с помощью небольших ветряных турбин, установленных на крышах домов или в садах. Если вас интересует, как можно привести в действие свой дом или бизнес с помощью собственной турбины, обратитесь в национальную ассоциацию ветроэнергетики для получения дополнительной информации о том, как это работает в вашей стране.

Щелкните здесь, чтобы найти свою национальную ассоциацию.

Просмотрите наш Каталог участников, чтобы увидеть полный список производителей ветряных турбин.

В настоящее время береговая ветроэнергетика более экономична, чем морская разработка. Кроме того, развитие морских ветряных электростанций занимает больше времени, поскольку море по своей природе является более враждебной средой. Поэтому ожидать, что оффшор станет единственной разрешенной формой ветроэнергетики, означало бы обречь нас на невыполнение наших целей в области возобновляемых источников энергии и приверженности делу борьбы с изменением климата.

Однако в ближайшие годы, когда морские турбины будут производиться в более крупных масштабах, цены снизятся, что сделает морскую ветроэнергетику все более конкурентоспособной. Над европейскими морями дует ветер, достаточный для того, чтобы семь раз накачать Европу, что делает использование морского ветра очень жизнеспособным вариантом.

В 2010 году в ЕС было 70 488 наземных ветряных турбин и 1132 морских турбин. По мере развития технологий турбины становятся больше и эффективнее, поскольку выработка того же количества энергии может быть достигнута с помощью меньшего количества машин.

В настоящее время в ЕС установлено 19,5 МВт ветроэнергетической мощности на 1 000 км суши, с самой высокой плотностью в Дании и Германии. Хотя 25 из 27 стран-членов ЕС в настоящее время используют ветроэнергетику, все еще существует значительный объем ветроэнергетических мощностей в таких странах, как Франция, Великобритания и Италия. Более….

Ветряные турбины могут вырабатывать электроэнергию в течение 20-25 лет. В течение своего срока службы они будут непрерывно работать до 120 000 часов.Это сопоставимо с расчетным сроком службы двигателя автомобиля, который составляет от 4000 до 6000 часов.

Лопасти вращаются со скоростью 15-20 оборотов в минуту с постоянной скоростью. Однако все большее количество машин работает с переменной скоростью, при которой скорость ротора увеличивается и уменьшается в зависимости от скорости ветра.

.