Ветрогенераторы
Человек использует энергию ветра с давних времен. Раньше это были мачты на парусных судах, затем ветряные мельницы. Только в XX веке энергию ветра стали использовать для производства электроэнергии. Сегодня ветрогенераторы являются широко используемым оборудованием для выработки электроэнергии. Особенно эффективны ветрогенераторы в регионах, где сильный ветер является постоянным явлением.
Но и в средней полосе европейского континента ветрогенераторы используются все чаще. Безусловно, использование ветрогенератора как источника энергии имеет свои плюсы и минусы как и любое оборудование. |
По своему устройству ветрогенератор состоит из нескольких основных и вспомогательных блоков. К Основным компонентам ветрогенератора относятся:
- мачта;
- пропеллер;
- генератор.
Вспомогательные компоненты ветрогенератора:
- акумулятрные батареи;
- контроллер-инвертор;
- АВР (автоматический переключатель источника питания).
Назначение мачты, пропеллера и генератора объяснять излишне. Что же касается электрического оборудования ветрогенератора, то контроллер преобразовывает переменный ток от генератора в постоянный, чтобы он мог накапливаться в аккумуляторах. Инвертор производит обратный процесс – преобразует постоянный ток на выходе аккумулятора в переменный ток, пригодный для работы бытовых приборов. Аккумулятор ветрогенератора не только накапливает энергию, но и выполняет функцию ресивера, обеспечивая равномерность напряжения независимо от ориентации генератора и скорости ветра. АВР обеспечивает автоматическое переключение между несколькими различными источниками энергии: в случае если ослабевает основной источник, например, возникают перебои в работе стационарной электросети, или наоборот пропадает ветер. АВР ветрогенератора так же может переключать забор электроэнергии на дизельную установку или гелиосистему, гарантируя, таким образом, непрерывность энергоснабжения.
Основными характеристиками ветрогенератора, которые надо учитывать при выборе модели, – это его КИЭВ, то есть коэффициент использования энергии ветра и мощность. В лучших моделях ветрогенераторов КИЭВ достигает 45%). Мощность бытовых (не промышленных) моделей ветрогенераторов составляет от 300Вт до 10кВт.
Важным для ветрогенераторов есть такой показатель как быстроходность. Он указывает отношение скорости ветра к скорости вращения пропеллера при этом ветре. Обычно быстроходность ветрогенератора составляет 5-7 единиц. Это значит, что если при быстроходности 5 ветер дует со скоростью 10м/сек, то лопасть винта движется со скоростью 50м/сек.
Кроме того, следует знать, что наряду с распространенными ветрогенераторами с горизонтальной осью вращения, существуют и вертикально-ориентированные ветрогенераторы, винт в которых представляет горизонтально вращаемую крыльчатку. В таких устройствах нет необходимости ориентироваться на ветер, но они не получили широкого распространения так как боле сложны в производстве и в управлении.
 |
Монтаж ветрогенератора достаточно сложное мероприятие, для которого требуется специально обученный персонал и тяжелая строительная техника в частности подъемный кран. Сама по себе сборка ветрогенератора обычно занимает не более суток. Но лишь в том случае, когда для башни подготовлено основание. Поскольку башня ветрогенератора подвергается мощной ветровой нагрузке, под нее заливается специальный бетонный фундамент. Подготовка фундамента под ветрогенератор проводится не менее чем за 21день до начала монтажа вышки. Залить фундамент под ветрогенератор владелец дома может и своими руками, но при этом выполнив необходимые технические условия. Кроме того, необходимо заранее приобрести у компании-поставщика ветрогенераторов закладные детали-крепления, которые замоноличиваются в бетонное основание. Площадь бетонного основания под ветрогенератор составляет от 1 до 12м2 в зависимости от высоты мачты.
Для ветрогенераторов могут использоваться различные типы мачт: монолитные и сборные, конические мачты или мачты с креплением на растяжках.
Монтаж оборудования, в частности сборка и установка пропеллера генератора и подключение всего устройства в единую сеть, выполняются только сертифицированными специалистами. Никакая самодеятельность здесь не допускается. Все электрооборудование ветряка должно монтироваться в специально отведенном помещении – сухом и проветриваемом. Температура должна быть от +10 до +30С, а влажность не более 80%. По окончании монтажа ветрогенератора обязательно заключается договор на ремонт и сервисное обслуживание.
 |
Основным преимущество ветрогенератора, как источника энергии, является бесплатное електричество (если не брать во внимание изначальные инвестиции). Заплатив однажды определенную сумму денег Вы в значительной мере решаете для себя проблему энергонезависимости на десятки лет. Сами по себе эти установки ветрогенераторов надежны, экологически безопасны и практически не производят шума. Кроме того, в большинстве случаев ветрогенератор позволяет получать дармовую энергию именно тогда, когда в ней есть повышенная потребность, а именно в холодное время года. В конце осени и в начале зимы, когда наступают холода и расходуется электроэнергия на обогрев дома, ее недостаток восполняется за счет того, что именно в это время наиболее сильны ветра, и ветрогенератор работает с полной отдачей.
Важно то, что ветрогенератор хорошо в техническом смысле сочетается с другими источниками энергии и может работают в паре с дизельными генераторами, солнечными батареями или другими источниками энергии, создавая единый замкнутый цикл. Кстати, полезно знать что в СНГ существует вторичный рынок генераторов и есть возможность недорого приобрести ветряк, бывший в употреблении.
 |
К недостаткам ветрогенераторов можно отнести неустойчивость работы и полную зависимость от погоды, точнее от силы ветра. Сам по себе ветрогенератор не может быть единственным источником энергии, за исключением разве что особо ветреных мест, например, морского побережья. Поэтому рационально использовать ветрогенераторы далеко не в каждой местности.
Неприятный момент – высокая стоимость ветрогенераторов. При этом надо отметить, что из всего комплекта поставки только 20-25% стоимости приходится на сам генератор. Остальное – стоимость инвертора и аккумуляторов. Срок работы и емкость аккумуляторов на сегодняшний день все еще оставляют желать лучшего. Достаточно велит и срок окупаемости – он редко бывает менее 10 лет. Кроме того, хотя сама крыльчатка и расположена высоко над землей, нужно учитывать, что быстровращающийся винт при сильном ветре может нанести серьезную травму человек, который по неосторожности окажется поблизости винта. Нежелательно оставлять ветрогенераторы надолго без присмотра.
Условия применения ветрогенераторов
Как уже было сказано, максимальная польза от ветрогенератора может быть достигнута только в ветреном районе. В частности в местах, характеризующихся среднегодовой скорость ветра более 5м/с (или хотя бы 3м/сек). Если речь идет о генераторе малой мощности, то полезно узнать в ближайшей метеослужбе среднегодовую скорость ветра в вашей местности. Возможно, по этой причине наибольшей популярностью пользуются генераторы относительно малой мощности. Их приобретают владельцы домов, расположенных вблизи морского побережья. Оправдывают себя ветрогенераторы возле домов, от которых весьма удалены сети централизованного энергоснабжения. Достаточно часто такое решения принимают жители отдаленных поселков, островов. Оправдана установка ветрогенератора в местах, где часто встречаются перебои с подачей электроэнергии. Ветрогенератор может быть полезен, если вам не нужно много энергии, например, для энергообеспечения дачи, небольшого дома или охотничьего хозяйства.
| Инженер электрик ООО Харьков «Энергетическая альтернатива» Григорий Грицаченко сообщил iBud.ua следующее о ветрогенераторах: Я придерживаюсь той точки зрения, что для наших широт наиболее рациональный альтернативный источник – это не только ветроэлектростанция, а скорее гибридная система – ветростанция плюс солнечная батарея. В наших широтах в августе-сентябре нет ветра, а зимой нет солнца. Если к дому не подведено электроснабжение, то одним ветрогенератором в наших широтах не обойдешься. Кроме того, выбирая ветроустановку правильно ориентироваться не на площадь дома, а на реальное количество потребляемой энергии за определенный период времени. Обеспечить потребность в 400-500кВт вполне возможно. Но стоимость системы из ветрогенератора и солнечных панелей весьма высока – около 20тыс.у.е. Такая система будет полностью автоматизирована. Стоимость же только ветрогенератора начинается от 1500у.е при мощности 50кВт в месяц. Ветрогенератор стоимостью в 35тыс. гривен может дать пиковую нагрузку до 11кВт и месячную выработку до 200кВт. Наиболее востребованными являются ветрогенераторы с мощностью 400-500квт. Их цена 4-5тыс.у.е. Расчетный срок работы ветрогенератора не менее 20лет при условии, что он будет проходить профилактику раз в пол года. |
Эффективность работы ветрогенератора
Часто можно столкнуться с вопросом, от чего зависит эффективность работы ветрогенератора. В основном таких фактора два:
1. конструкция конкретного ветрогенератора;
2. условий местности, в которой он расположен.
В конструктивном смысле важнейшим параметром, влияющим на эффективность и производительность ветроустановки, является так называемая «площадь ометания». Этот технический термин поясняет, с какой площади установка «собирает» ветер. Зависит она от длинны лопастей и высоты мачты.
Для расчета эффективности ветрогенератора существует целый ряд формул, но оставим их инженерам. Существует распространенное заблуждение, что эффективность ветрогенератора можно увеличить за счет увеличения числа лопастей. Как ни парадоксально, но это не так. Как показала практика, при увеличении числа лопастей увеличивается и аэродинамическое сопротивление вращению винта. Многолетние испытания показали, что три лопасти является оптимальной величиной. Поэтому 95% всех производимых в мире ветрогенераторов имеют трехлопастные.
Увеличив вдвое размер лопастей (длину и площадь), можно увеличить мощность установки вчетверо. Естественно, эффективность ветрогенератора зависит и от технических решений фирмы-производителя.
Электрогенераторы и ветровые установки, собираемые в Украине,отличаются высоким качеством и современными инженерными решениями.
 |
При принятии решения о том, устанавливать ли на участке ветрогенератор, могут появиться и вопросы административного порядка. В этом случае вам полезно знать следующее:
- украинское законодательство по энергоресурсам не предусматривает сертификации для отечественных ветрогененраторов и не рассматривает иностранные сертификаты. Поэтому установка ветрогенератора не требует специальных разрешительных документов;
- использование бытового (до 75кВт) ветрогенератора приравнивается к использованию дизель-генератора или солнечных батарей. То есть приравнивается к бытовым электроприборам.
- если высота мачты ветрогенератора не превышает 30м, а мощность не более 75кВт, вам не нужны никакие справки, заключения и разрешения;
- ветрогенератор бытового класса не генерирует электромагнитное поле, способное оказать влияние на здоровье человека. Для промышленных ветрогенераторов существуют ограничения по месту их расположения.
- в паспорте каждого ветрогенератора указаны параметры, при которых его эксплуатация безопасна, а так же перечислены факторы, которые могут спровоцировать поломку ветрогенератора.