A szélmalmok már régóta nem voltak egzotikus újdonságok, most a megtakarítás egyik lehetséges lehetőségének tekintik őket. A föld felszíne felett áramló levegő hatalmas mennyiségű energiát hordoz, amelyet jelenleg sikeresen használnak ipari szélerőművekben és kisméretű szélerőművekben magáncélra.
Megmondjuk Önnek, hogyan kell kiválasztani a helyes és technikai szempontból megfelelő szélgenerátort egy magánházhoz. Javasolt cikkünkben ismertetik a mini erőművek összeszerelésének és üzemeltetésének szabályait. Az érdeklődő vásárlók ajánlásokat kapnak a kiválasztásra, tekintettel a népszerű modellek besorolására.
A szélturbinák kialakítása és működési elve
A szélgenerátorok olyan speciális eszközök, amelyek a szél kinetikus energiáját elektromos energiává alakítják. Ezek független villamosenergia-források, amelyek kiválóan alkalmasak magánlakásokba, kis- és közepes méretű gazdaságokba, termelési bázisokba történő felszerelésre.
A háztartási felhasználásra szánt szabványos mini-erőmű tervezése a következő funkcionális elemeket tartalmazza:
- Blades aerodinamikai alak a szél csapdájához.
- Generátor váltakozó áram előállításához.
- Vezérlő a szélerőmű automatikus vezérléséhez. Lehetővé teszi az elemek töltésének beállítását, az energiaáram elosztását az eszközök között.
- Tárolóeszköz. Speciális elemek a generált villamos energia felhalmozódásához.
- Inverter hogy a generált energia paramétereit a hálózati szabványokhoz igazítsák.
- Árboc, emeli a pengeket a talajszint felett egy bizonyos magasságra.
Az árbocok különböznek: önhordó striák nélkül, mereven rögzített és forgó a nyújtójeleken. Ez utóbbi leengedhető és emelhető karbantartás, valamint javítási és helyreállítási munkák céljából.
A szél hatására a generátor tengelyére szerelt pengék forogni kezdenek, segítve a rotor elindulását. Ennek eredményeként a levegő áramlásának kinetikus energiája mechanikai, majd elektromos energiává alakul. Úgy néz ki, mint egy nagyon egyszerűsített szélmalom
Valójában a szélerőműből származó energia nem érinti közvetlenül a fogyasztót. A rendszerben speciális eszközöket kell csatlakoztatni az elektromos áram átalakításához.
A vezérlő az áramkörben található a generátor után. A váltakozó áramot egyenárammá alakítja. Ebben a formában az elektromos áram felhalmozódik és tárolódik az akkumulátorokban, majd az inverteren keresztül, amely az egyenáramot váltakozó árammá alakítja, az energiát egy magánhálózatba továbbítja.
Egy ilyen séma lehetővé teszi a feszültség instabilitásának kiegyenlítését, valamint az energia felhalmozódását a fogyasztás teljes hiánya alatt. És ez viszont lehetővé teszi a kisebb teljesítményű szélerőművek használatát, mint a háztartási készülékek teljes teljesítménye.
Az elektromos áramnak a változó-állandó-változó séma szerinti átalakítása során bizonyos energiaveszteségek merülnek fel, amelyek kb. 20%
Az autonóm szélerőművel együtt napelemes modulokat és tüzelőanyag-generátorokat is be lehet szerelni.
Ha egyidejűleg több berendezés vesz részt az áramtermelésben, akkor az áramkört egy másik elem - a megszakító (ABP) - egészíti ki. Szükséges, hogy amikor kikapcsolja az egyik alternatív energiaforrást, elindul egy másik, a tartalék energiaforrás.
A modern szélerőműparkok részeként különféle típusú forgórészeket használnak - forgó alkatrészek. Vannak előnyeik és hátrányaik, eltérő hatékonyságuk és funkcionalitásuk. Jelenleg számos olyan autonóm rendszer fejlesztése történik, amelyek kölcsönhatásba lépnek különböző sebességű és erősségű szelekkel.
A szélerőműparkok típusai
A fogyasztók típusa szerint megkülönböztetik az autonóm szélerőműveket és a hálózati létesítményeket. Az előbbiek a központi elektromos hálózatoktól távol lévő fogyasztók számára biztosítanak energiát.
A második - több tíz / száz szélmalmat számlálhat, amelyek egyetlen rendszert alkotnak és energiát továbbítanak egy közös hálózatba. Az autonóm egységek teljesítménye ritkán haladja meg a 75 kW-ot, míg a hálózati létesítmények teljesítménye 100 kW-tól kezdődik.
Az építés típusától függően a szélgenerátorokat megkülönböztetik:
- tól től függőleges forgástengely;
- tól től vízszintes forgástengely.
Ezeket az eszközöket különböző működési feltételekhez használják, de leggyakrabban vannak vízszintes tengelyű modellek. Úgy működnek, mint a szokásos időjárásjelzők, és hasonló felépítésűek. A forgórész tengelye párhuzamosan forog a föld felületével.
Az ilyen egységeket nagy hatékonyság (kb. 40%), egyszerű teljesítményszabályozás és olcsóbb ár jellemzi, de a magas szintű zaj és rezgés jellemzi őket. Ezen felül a szél irányába kell irányulniuk.
Vízszintes rotorral rendelkező szélturbina felszereléséhez kb. 120 m szabad helyre és legalább 8 m magas árbocra van szüksége.
A függőleges forgástengelyű szélgenerátorok kompaktabb kialakításúak, kevésbé érzékenyek a környezeti tényezőkre.
Az ilyen típusú készülékekben a turbina merőleges a Föld síkjára. Az ilyen konstrukciókat még enyhe szél esetén is elindítják, és függetlenek a légáramlás irányától.
Az alacsony zajszint (legfeljebb 30 dB) lehetővé teszi függőleges szélturbinák felszerelését az épületek tetejére
Van azonban jelentős mínusz - az ilyen generátorok hatékonysága csak 15%. Ezen felül drágábbak, mint a vízszintes forgástengelyű modellek.
A szélgenerátorok modelljei nemcsak a forgástengely elhelyezkedése, hanem az alábbiak szerint is különböznek egymástól:
- pengék száma - vannak szélmalmok két és három pengével, vannak többpenge alakítások is;
- anyagok funkcionális alkatrészek gyártásához - vitorlázással és merev pengékkel;
- csavar hangmagasság - állítható vagy rögzített.
A többtengelyes, helyhez kötött szélmalmok forgása még gyenge szél esetén is megindul, de a két- és háromlapátos eszközök működéséhez erősebb szélre van szükség. Ugyanakkor a konstrukció minden egyes penge nagyobb kerekekkel szembeni ellenállást eredményez, ami megnehezíti a generátor szabványos üzemi sebességének elérését.
A szélturbina pengék gyártási anyagától függően bizonyos nehézségek merülhetnek fel a működés során. A vitorlás elemek könnyebben gyárthatók, ezért olcsóbbak.
De ha biztosítani kell a szélturbina megbízható működését az autonóm áramellátás érdekében, akkor érdemes előnyben részesíteni a fém vagy üvegszál erősítésű merev lapátokkal ellátott konstrukciókat.
A csavar dőlésszögét illetően ez sem olyan egyszerű. A változó lépés lehetővé teszi a hatékony sebességtartomány jelentősebb kibővítését a szélerőmű üzemeltetésekor, és ez nagy plusz. Ugyanakkor egy ilyen mechanizmus csökkenti a helyhez kötött szerelés általános megbízhatóságát, és jelentősen bonyolítja a szélkerék működését, megnehezítve az egység működését.
A szélgenerátor felszerelésének lehetősége
A kis szélerőműparkokat manapság széles körben használják alternatív villamosenergia-forrásként, amely valós megtakarításokat eredményezhet.
Az ilyen eszközöket rendszerint nyaralókba telepítik, a fő áramellátási hálózatoktól távol eső területeken. De ez nem az egyetlen oka annak, hogy az emberek egyre inkább az ilyen típusú építményeket részesítik előnyben.
A földtulajdonosok sikeresen használják a szélgenerátorokat a teljes autonómia és jelentős energiamegtakarítás elérése érdekében
De nem minden zóna alkalmas szélturbina felszerelésére. Annak érdekében, hogy a mini-erőmű a gyártó által bejelentett időszak alatt teljes mértékben működjön, a terep éghajlati viszonyának meg kell felelnie a speciális berendezések követelményeinek.
Az átlagos szélsebesség nem lehet kevesebb, mint 4,5-5 m / s. Csak ebben az esetben a szélerőművel ellátott szerkezet telepítése gazdaságilag indokolt.
Az évenkénti átlagos szélsebesség hozzávetőleges adatainak a régiónkénti megtekintéséhez külön széltérképet kell megtekintenie. A pontosabb információt anemométer és a jelek leolvasására szolgáló eszköz segítségével lehet megszerezni.
A mérőrendszert nagy magasságban kell felszerelni, hogy a közeli épületek és fák ne torzítsák az eredményeket.
Ha úgy dönt, hogy otthoni mini szélerőművet telepít, akkor fontolóra kell vennie a szabad hely rendelkezésre állását is. Nem szabad megfeledkezni arról, hogy a szélnek abszolút „járnia kell” a pengék mentén, és akadályok nélkül az útjában, hogy elérje őket különböző irányokból.
Ez az oka annak, hogy a dombok tetejét ideális helynek tekintik a szélturbina telepítéséhez, ahol a légtömegek a nyomás és a szélsebesség megfelelő növekedésével kondenzálódnak. A tengeri régiók és a sztyeppe-övezet szintén megfelelőnek tekinthető.
Ahhoz, hogy a legtöbbet hozza ki a szélmalomból, telepítse olyan helyre, ahol nincsenek fák és magas épületek
A 250 m-es sugarú körben lévő akadályok befolyásolják a szélgenerátor működését. A maximális hatékonysági mutatók elérése érdekében a turbina tengelyét az akadályok szintje fölé kell állítani legalább 4-5 m-rel.
A felszerelés kiválasztásának szabályai
Az otthoni szélerőmű kiválasztását felelősségteljesen kell megközelíteni.
Előzetesen össze kell gyűjtenie az alapvető információkat:
- Számítsa ki a ház igényeinek kielégítéséhez szükséges névleges és maximális villamosenergia-mennyiséget.
- Tekintse meg a lakóövezet átlagos éves szélsebességének adatait annak meghatározása érdekében, hogy a szélmalom inaktív legyen.
- Vegye figyelembe a terület éghajlati jellemzőit. Ha a téli szezonban súlyos fagyok figyelhetők meg, a szélerőmű telepítése nem igazolja önmagát.
- Tudja meg a szélgenerátorok működése közben keletkező zaj intenzitását.
- Hasonlítsa össze a különböző gyártók készülékeinek műszaki előírásait.
A szélerőművek funkcionális elemeinek kiválasztását a teljesítmény névleges értéke alapján kell elvégezni. Ebben az esetben a névleges szélsebesség játszik szerepet - azok az értékek, amelyek mellett a szélgenerátor számított mennyiségű villamos energiát generál.
Ha a létesítmény maximális teljesítményt nyújt 11 m / s szélsebesség mellett, és az Ön körzetében az átlagos jelzőfrekvencia eléri a 4,5 m / s-t, akkor a szélturbina nem termel a gyártó által megadott energiamennyiséget
Azt is arra kell összpontosítani, hogy a szélgenerátor teljesítménye a pengék által kialakított kerék átmérőjétől függ. Ha kétszer növeli a méretet, akkor a szélmalom ugyanolyan szélsebességgel négyszer több energiát termel.
Az akkumulátor kapacitása szintén fontos. Nyugodt állapotban elegendő energiával kell rendelkezniük otthonuk biztosításához.
A saját szélerőműpark beépítését leginkább egy ilyen vállalkozásra bízhatja. A fő cél a maximális biztonság garantálása. A szélturbina általános kialakítását garantálni kell, hogy szélsőséges időjárási körülmények között is stabil maradjon.
Kis teljesítményű szélgenerátorok könnyű, alacsony árbocokkal felszerelhetők egymástól függetlenül. A központi tartót vasbeton alapra kell felszerelni. A szerkezet oldalsó stabilitása érdekében 3-4 striát használnak.
A szélerőművek becsült ára és megtérülése
A szélturbinák népszerűsége minden nap növekszik. Számukra előnyös nagy és drága nyaralókat felszerelni, amelyek tartalma sok elektromos energiát igényel.
A szélmalmokat tanácsos telepíteni olyan lakott területeken, ahol nincs központi áramellátás vagy ha az áramot szakaszosan szállítják.
Ilyen esetekben szélgenerátorok jönnek segélybe, amelyek használatának számos előnye van:
- a levegőáramok energiájának átalakítása szabad villamos energiává;
- szélturbinák környezeti biztonsága;
- nyersanyagok és hulladékok hiánya a villamos energia előállításában;
- a funkcionális alkatrészek minimális kopása;
- hosszú működési idő - 25-30 év;
- nincs szükség a szélpark működésének állandó figyelésére.
A hátrányok között szerepel a szélenergia változékonysága és kiszámíthatatlansága. A veszteségek minimalizálása érdekében meg kell másolni a forrást, vagy telepítenie kell egy további puffert az energiatároláshoz. A forgó szélkerék potenciális veszélyt jelent a repülő madarak számára.
A szélerőművek körülbelül 70 km / h sebességgel haladva a járművek zajához hasonló zajt bocsátanak ki. A megnövekedett zajszint nem csak az állatokat taszítja, hanem az emberek számára is kellemetlenségeket okoz
A háztartási szélturbinák másik jelentős mínusz a magas költségek. Ezek a terjedelmes kivitel drága anyagokból készül, vezérlővel, elemekkel, inverter beszereléssel és árboctal együtt.
Meg kell jegyezni, hogy az orosz gyártók belföldi szélerőművei, valamint a Kínában gyártott kiváló minőségű szélturbinák sokkal olcsóbbak, mint az európai társaik. Legfeljebb 2 kW névleges teljesítményű függőleges tengelyű háztartási szélturbinák ára 1300-2500 dollár között mozog.
De ezen az áron a teljes készlet csak egy pengével ellátott generátort tartalmaz. A többi felszerelést külön kell megvásárolni vagy saját kezűleg elkészíteni. A teljes növény körülbelül 40-50% -kal többet fizet.
A háztartási szélerőművek ára 3 és 7 kW között sokkal magasabb. Az ilyen generátorok és a kapcsolódó berendezések 5000–12 000 dollárba kerülnek a vevő számára.
Jelenleg a szélturbinák használata a központosított energiaellátás alternatívájaként veszteséges a berendezések magas költsége miatt
És még akkor is, ha megszakad a hálózati villamosenergia-ellátás, nem mindig ajánlott szélgenerátort felszerelni. Könnyebb és olcsóbb az ipari akkumulátorokon alapuló szünetmentes tápegység telepítése UPS-sel kombinálva.
Érdemes a szélenergia-létesítményt olyan helyekre szerelni, ahol nincs hozzáférés a központosított energiaellátáshoz. A megtérülési idő ebben az esetben 25 év.
A szélenergia-generátor összeszereléséhez és telepítéséhez szükséges alkatrészek vásárlása előtt tanácsos elvégezni a számításokat az ajánlott cikkben megadott képletek szerint. Itt található a számítások elvégzéséhez szükséges eljárás és szabályok.
A legjobb márkák és telepítések áttekintése
Az szélerőművek oroszországi piacán bemutatásra kerülnek mind a hazai márkák megbízható, viszonylag olcsó készülékei, mind a különböző gyártók szélmalmok modelljei, amelyek eltérő funkcionalitással rendelkeznek a külföldi gyártóktól. A ház telepítésének megválasztásához meg kell hasonlítania a különféle egységek jellemzőit.
1. szám - szélerőművek Condor Home (Oroszország)
A háztartási szélmalmok egy sorozata tartalmaz 0,5-5 kW teljesítményű eszközöket. Ezek szolgálhatnak fő villamosenergia-forrásként vagy kiegészítőként. A Condor Home állomások alacsony hőmérsékleten történő használatra vannak kialakítva, és még enyhe szélben is képesek energiát termelni.
Típustól függően a generátor ház műanyagból vagy öntött alumíniumból készül, a pengék üvegszálból készülnek. Van egy hatékony kettős fékrendszer. Az árboc kompozit, nyújtójeleken, magassága 8-12 m. Ezen egységek felszereléséhez egy halom vagy beton alap szükséges.
A Condor Home szélerőművek teljesen késztermékek, amelyek nem igényelnek speciális ismereteket vagy műszaki ismereteket. A készülékeket mind az önálló épületek, mind a kis települések villamosítására tervezték, a szélerőművek részeként
Az alapvető felszerelés egy árbocot és hosszabbítókat, egy generátort, egy forgórészt és pengéket, egy töltésvezérlőt és rögzítőket tartalmaz.
2. szám - mini erőművek Falcon Euro (Oroszország)
Ezek csúcstechnológiájú vertikális tengelyű szélgenerátorok, 1-15 kW teljesítményű. Ezeket a tápvezetékektől távol eső fogyasztók fő / tartalék tápellátására használják. Használhatók egy komplex részeként, napelemekkel és üzemanyag-generátorral.
A szélmalmok erős neodímium mágnesekkel vannak felszerelve. A kezdő szélsebesség a telepítés megkezdéséhez 1,5 m / s, névleges sebessége 11 m / s. A beépített aerodinamikus fék segít korlátozni a kerék sebességét. A gyártó deklarált élettartama 20 év, a mini-erőművek gyári garanciája 36 hónap.
A Wind Falcon Euro generátorok megbízhatóan működnek és szerények a karbantartás során. Ennek a sorozatnak a segítségével könnyű megoldani a helyi és a szigeti létesítmények áramellátásának problémáit
A Falcon Euro alapvető szerelési készlet számos funkcionális elemet tartalmaz: egy szélkereket, egy generátort és egy vezérlőt, egy emelőoszlopot, a beágyazott alkatrészeket. Az inverter telepítését és az akkumulátorokat külön kell kiválasztani.
3. szám - Sokol Air Függőleges szélturbinák (Oroszország)
Az ilyen márkájú kis szélerőművek villamos energiát szolgáltathatnak mind a kis házak, mind a középvállalkozások számára. Háztartási használatra 0,5-15 kW teljesítményű SAV készülékek érhetők el.
Nagy hatékonyságú gyenge szélben, alacsony és magas hőmérsékleten -50 ° C és +50 ° C közötti hőmérsékleten simán működnek, alacsony zajszinttel és a külső hatásokkal szembeni ellenálló képességgel bírnak.
A Sokol Air Vertical készülékek energiatermelése független a szél irányától. A függőleges tengelyegységek karbantartó személyzet nélkül automatikusan működnek. A kialakítás elektromágneses és aerodinamikai fékrendszert biztosít a szélkerék sebességének korlátozására.
A pengék megerősített poliészterből vagy repülési alumíniumból készülnek (típustól függően), öntekercselő profiljuk van. A generátor egy többpólusú háromfázisú gerjesztés állandó mágnesekből.
A Sokol Air Függőleges szélturbinák névleges teljesítményét szolgáltatják 7-8 m / s sebességgel, ami lehetővé teszi azok használatát olyan régiókban, ahol alacsony az átlagos szélsebesség
A szélerőmű alapvető felszereltsége a következők: szélturbina akkumulátor töltőszabályzóval, oszlop hosszabbítókkal, szerelőkészlet. Az invertert és az elemeket a műszaki előírásoknak megfelelően külön kell kiválasztani.
4. sz. - Energy Wind (Oroszország) szélerőművek
1-10 kW teljesítményű univerzális felhasználású termékek egy- és háromtengelyes modelljei állnak az ügyfelek rendelkezésére. Ezek a szélmalmok kiválóan alkalmasak olyan projektek létrehozására, amelyek villamos energiát szolgáltatnak a magánházakhoz és nyaralókhoz.
Az Energy Wind egységek alapja tartós, megerősített üvegszálas pengékből készül, auto-zománccal festett, és megbízható rendszerrel rendelkezik a levegő eltávolításához az áramlástól. Ezek a vízszintes forgástengelyű egységek stabilan működnek -40 és +40 Celsius fok közötti hőmérsékleten.
A minimális működési szélsebesség 2 m / s, néhány pengehelyzetnél 3 m / s, az ajánlott árbocmagasság 8-20 m. Az orosz márkaberendezések átlagos élettartama 25 év, a gyártó hivatalos garanciája 3 év.
Az energiaszélgenerátorok nem igényelnek állandó gondozást vagy karbantartást, ami hozzájárul a befektetett alapok gyors újrabefektetéséhez
A létesítmények alapvető felszerelése egy állandó mágneses generátort tartalmaz, amely az oszlophoz van rögzítve, és egy forgó mechanizmust, pengéket, egy rögzítőelemet egy szélturbina összeszereléséhez. Az oszlopot, valamint a vezérlőt, az invertert és az elektromos áram tárolására szolgáló elemeket külön kell megvásárolni.
5. sz. - Altek EW szélerőművek (Kína)
Szélturbinák típusa - vízszintes forgástengellyel. Az 1–10 kW névleges teljesítményű készülékek kiválóan alkalmasak a külvárosi lakóépületek és nyaralók energiaellátásával kapcsolatos problémák megoldására.
Az Altek EW szélmalmok védőburkolata alumíniumötvözetből készül, ami nagyban leegyszerűsíti a kialakítást. A generátor funkcionális fém alkatrészei szilíciummal vannak bevonva a hőállóság érdekében.
A pengék szálerősítésű műanyagból készültek. A kínai márka háztartási egységeinek indulási szélsebessége 2,5 m / s, névleges sebessége - 12 m / s.
Az Altek EW szélgenerátorok az elektromos áram előállításához leginkább megfizethető készülékek, amelyeket a modern alternatív energiapiacon mutatnak be
Az alapberendezés pengéket, generátort és vezérlőt tartalmaz. A szélturbina fennmaradó funkcionális elemeit meg kell vásárolni.
Ha egy gyárilag készített készlet költségei szükségtelenül magasnak tűnik, akkor érdemes egy szélerőművet saját kezűleg felépíteni. Az általunk ajánlott cikk leírja egy háztartásban hasznos egység mosógépből történő előállítását.
A szélerőművek használatának kilátásai:
A modern szélturbinák működésének elve. A szélenergia átalakítása elektromává:
A szélgenerátorok használata ma is folyamatos fejlesztést igényel. A villamosenergia-termelés ezen alternatív módjának lehetőségei és hosszú távú kilátásai ígéretesek. Bizonyos intézkedésekre azonban szükség van mind a berendezésgyártók, mind a települések adminisztrációja oldalán.
A háztartások kis szélerőműveinek beszerelése nem oldja meg teljesen a régiók energiaellátásának problémáját. De a webhelyek egyéni tulajdonosai számára ez a lehetőség lehet kiút.
Mondja el nekünk tapasztalatait egy szélerőmű kiválasztásában vagy telepítésében egy külvárosban. Kérjük, írjon megjegyzéseket, tegyen közzé egy fényképet és tegyen fel kérdéseket az alábbi blokkban. Ossza meg a technológiai bonyolultságokat és a webhely látogatói számára hasznos információkat.