A szélturbinákból származó alternatív energia rendkívül érdekes a társadalom számára. Ennek számos megerősítése van a valódi háztartási gyakorlat szintjén.
A külvárosi ingatlantulajdonosok saját kezükben szélmalmokat építnek, és elégedettek az eredménnyel, bár a hatás rövid élettartamú lehet. Ennek oka - az összeszerelés során a szélgenerátort nem számították ki megfelelően.
Egyetértek azzal, hogy nem akarok időt és pénzt költeni a projektre, hogy nem hatékony telepítést szerezzek. Ezért fontos megérteni, hogyan kell kiszámítani a szélgenerátort, és milyen paraméterekkel kell kiválasztani a szélturbina fő munkaegységeit.
A cikk e kérdések megoldására szól. Az anyag elméleti részét szemléltető példák és gyakorlati ajánlások egészítik ki a szélgenerátor felszerelésére.
Szélgenerátor kiszámítása
Hol kezdjem a szélenergia villamosenergia-reprodukciós rendszerének kiszámítását? Tekintettel arra, hogy egy szélgenerátorról van szó, logikusnak tűnik egy adott területen a szélrózsa előzetes elemzése.
A tervezési paraméterek, például a szélsebesség és az adott terület jellemző iránya fontos tervezési paraméterek. Ezek bizonyos mértékben meghatározzák a szélmalom teljesíthetőségét, amely elérhető lesz.
Nehéz elképzelni ilyen szélerőműveket. De hasonló minták léteznek és hatékonyan működnek. Az ilyen szerkezetek számításai viszonylag kis teljesítményt mutatnak a hagyományos energiaforrásokhoz képest.
Figyelemre méltó, hogy ez a folyamat hosszú távú (legalább 1 hónap), ami nyilvánvaló. Egy vagy két méréssel lehetetlen kiszámítani a szélsebesség legvalószínűbb paramétereit és annak leggyakoribb irányát.
Több tucat mérésre lesz szükség. Ennek ellenére ez a művelet valóban szükséges, ha egy hatékony termelõrendszer felépítésére van szükség.
Hogyan lehet kiszámítani a szélmalom teljesítményét?
A háztartási szélerőműveknek, különösen a saját kezűleg gyártott szélerőműveknek még nem kellett meglepniük az embereket nagy teljesítményű energiával. Érthető. Csak el kell képzelni egy hatalmas, 8-10 m magas árbocot, amelyet egy olyan generátorral kell felszerelni, amelynek hajtócsavarjainak hossza nagyobb, mint 3 m. És ez nem a legerősebb telepítés. Csak kb. 2 kW.
Az ilyen erősségű szélmalmok kiszolgálására helikoptereket és tucatnyi személyzetből álló szakemberek csoportját használják. Egy ilyen erőmű kiszámításához még nagyobb számú szereplőt vonnak be
Általánosságban elmondható, hogy ha egy szokásos táblára támaszkodik, amely bemutatja a szélgenerátor teljesítményének és a forgórészlapok szükséges tartományát, nincs semmi meglepő. A táblázat szerint 10 méteres légcsavarra van szükség egy 10 W-os szélmalomhoz.
Az 500 wattos kivitelhez 14 m átmérőjű csavarra van szükség, ebben az esetben a pengetartomány paramétere a számától függ. Minél több penge van, annál kisebb a terjedelme.
De ez csak egy elmélet, mivel a szélsebesség nem haladja meg a 4 m / s-ot. A gyakorlatban minden kissé eltérő, és a hosszú ideje érvényben lévő háztartási létesítmények teljesítménye soha nem haladta meg az 500 wattot.
Ezért az erő választása itt általában 250-500 W tartományba esik, átlagos szélsebességgel 6-8 m / s.
Táblázat a szélenergia-rendszer teljesítményének a forgórész átmérőjétől és a pengék számától való függőségéről. Ez a táblázat felhasználható számításokhoz, de figyelembe véve annak összeállítását akár 4 m / s (+) szélsebesség-paraméter alatt
Elméleti szempontból a szélerőmű teljesítményét a következő képlettel kell kiszámítani:
N = p * S * V3/2,
Ahol:
- p - a légtömeg sűrűsége;
- S - a légcsavar lapáinak teljes fújt területe;
- V - levegő áramlási sebessége;
- N - levegő áramlási sebessége.
Mivel N olyan paraméter, amely drámai módon befolyásolja a szélgenerátor teljesítményét, a létesítmény valódi teljesítménye megközelíti a N számított értékét.
A szélturbina csavarok kiszámítása
A szélmalom tervezésekor általában kétféle csavart használnak:
- szárnyas - forgás a vízszintes síkban;
- Savonius rotor, Daria rotor - forgás függőleges síkban.
A síkok bármelyikében forgó csavarok kialakítását a következő képlettel lehet kiszámítani:
Z = L * W / 60 / V
Ahol:
- Z - a csavar sebessége (alacsony fordulatszám);
- L - a hosszúság mérete, amelyet a kör pengéi írnak le;
- W - a csavar fordulatszáma (gyakorisága);
- V - levegő áramlási sebessége.
E képlet alapján könnyen kiszámítható a W fordulatok száma, a fordulatszám.
Ez a "Rotor Darier" nevű csavar kialakítása. A légcsavarnak ez a változata hatékonynak tekinthető kis teljesítményű és méretű szélerőművek gyártásában. A csavar kiszámításához van néhány tulajdonsága
A fordulatok és a szélsebesség munkaarányát a hálózaton elérhető táblázatok tartalmazzák. Például egy két pengével és Z = 5 csavarral a következő kapcsolat igaz:
Pengék száma | Sebesség mértéke | Szélsebesség m / s |
2 | 5 | 330 |
A szélturbina támaszának egyik fontos mutatója egy lépés.
Ez a paraméter a következő képlet segítségével határozható meg:
H = 2πR * tan α,
Ahol:
- 2π - állandó (2 * 3,14);
- R - a penge által leírt sugarat;
- tg α - szakasz szög.
A pengék alakjának és számának megválasztásáról, valamint a gyártásukra vonatkozó további információkat ebben a cikkben talál.
Szélmalmok generátorainak kiválasztása
A fenti módszerrel kapott fordulatszám (W) kiszámított értéke alapján már kiválasztható (gyártható) a megfelelő generátor.
Például, amikor a Z = 5 sebesség mértéke megegyezik a 2-es lapátok számával és a 330 fordulat / perc sebességgel. 8 m / s szélsebesség mellett. a generátor teljesítményének kb. 300 wattnak kell lennie.
Szélerőmű generátora "szakaszban". Reprezentatív példa az otthoni szélerőmű-rendszerek egyik lehetséges kivitelére, függetlenül összeszerelve
Ezekkel a paraméterekkel a modern elektromos kerékpárok gyártásához használt motor megfelelő választás lehet generátorként háztartási szélerőműparkban. Az alkatrész hagyományos neve kerékpármotor (Kína gyártása).
Úgy néz ki, mint egy elektromos motorkerékpár, amelynek alapján egy generátor készül egy otthoni szélturbina számára. A kerékpármotor kialakítása ideális a kivitelezésre gyakorlatilag számítások és fejlesztések nélkül. Teljesítményük azonban kicsi
Az elektromos motorkerékpár jellemzői nagyjából a következők:
Paraméter | értékek |
Feszültség | 24 |
Teljesítmény, W | 250-300 |
Fordulatszám, fordulat / perc | 200-250 |
Nyomaték, Nm | 25 |
A ciklusmotorok pozitív tulajdonsága, hogy gyakorlatilag nem kell őket újratervezni. Konstruktívan fejlesztették ki kis sebességű villamos motorként, és sikeresen felhasználhatók szélerőművekhez.
Szélmalom készítéséhez használhat autógenerátort, vagy szerelheti össze az egységet egy mosógépből.
A töltésvezérlő kiszámítása és kiválasztása
Az akkumulátor töltésvezérlője bármilyen szélenergia-telepítéshez szükséges, beleértve a háztartást is.
Képgaléria
Fotó a
Szabványos vezérlő egy szélmalomhoz
A vezérlő a szélgenerátor csatlakoztatási rajzán
Privát erőmű akkumulátorok
Napelemek és egy szélmalom kombinálása
Ennek az eszköznek a kiszámítása az eszköz elektromos áramkörének kiválasztására korlátozódik, amely megfelelne a szélrendszer kiszámított paramétereinek.
Ezek közül a főbb a következők:
- a generátor névleges és maximális feszültsége;
- a lehető legnagyobb generátorteljesítmény;
- maximális lehetséges akkumulátor töltési áram;
- akkumulátor feszültsége;
- környezeti hőmérséklet;
- környezeti páratartalom.
A bemutatott paraméterek alapján csináld magad a töltővezérlő összeszerelését vagy a kész eszköz kiválasztását.
A szélerőmű részeként használt akkumulátor töltésvezérlő. Ipari gyártóberendezés, melynek kiválasztásakor csak akkor kell alaposan tanulmányoznia a műszaki előírásokat, hogy pontosan összehangolható legyen a meglévő rendszerrel
Természetesen tanácsos olyan készüléket választani (vagy összeszerelni), amelynek áramköre könnyű indítási funkciót biztosítana a gyenge levegőáramlás folyamán. Különböző feszültségű (12, 24, 48 volt) akkumulátorokhoz tervezett vezérlő szintén örvendetes.
Végül, a vezérlőáramkör kiszámításakor (kiválasztásakor) ajánlott, hogy ne felejtsük el az invertervezérlés funkcióját.
A rendszer akkumulátorának kiválasztása
A gyakorlatban különféle típusú elemeket használnak, és szinte mindegyik nagyon alkalmas a szélenergia-rendszer részeként történő felhasználásra. De a konkrét választást egyébként is el kell végezni. A szélmalom rendszer paramétereitől függően az akkumulátort a feszültség, kapacitás, töltési feltételek szerint kell kiválasztani.
Az otthoni szélmalmok klasszikus alkotóelemei a klasszikus ólom-sav akkumulátorok. Gyakorlati szempontból jó eredményeket mutattak. Ezenkívül az ilyen típusú akkumulátorok költségei elfogadhatóbbak, mint a többi típusnál.
Képgaléria
Fotó a
Elemek mini erőművekhez
Szélturbina töltésfeldolgozó berendezések
Az elemek helyezése az állványokra
Útmutatások az elemek kiválasztásához
A ólomsavas akkumulátorok különösen szerények a töltési / kisütési körülményekhez képest, azonban elfogadhatatlan, ha ezeket vezérlő nélkül beillesztik a rendszerbe.
Ha van egy professzionálisan előállított töltővezérlő a szélgenerátorkészletben, amely teljes értékű automatizálási rendszerrel rendelkezik, akkor az AGM vagy a hélium elem használatát ésszerűnek tekintik.
Akkumulátor csomag szélgenerátor. Nem a legjobb megoldás, tekintettel a vezetékek káoszára és a tárolási követelményekre. Az energiatárolás ilyen állapotában nem számíthatunk azok hosszú távú hatására.
Az energiatároló készülékek mindkét típusát nagyobb hatékonyság és hosszú élettartam jellemzi, de a töltési körülményekre nagy követelmények vonatkoznak.
Ugyanez vonatkozik az úgynevezett hélium-páncélelemekre. Ezen háztartási szélmalom elemeinek kiválasztását azonban az ár jelentősen korlátozza. Ezen drága akkumulátorok élettartama azonban a leghosszabb az összes többi típushoz képest.
Ezeket az akkumulátorokat megkülönbözteti egy jelentősebb töltési / kisütési ciklus is, de kiváló minőségű töltő használata esetén.
Az otthoni szélturbina inverterének kiszámítása
Azonnal meg kell jegyezni: ha egy otthoni energiatermelő szélturbina egy 12 voltos akkumulátort tartalmaz, akkor érdemes invertert telepíteni egy ilyen rendszerre.
Képgaléria
Fotó a
Inverter mini erőművekhez
Az egyenáram-konverter működése
A moduláris rendszer összeszerelésének elve
A háztartás energiafogyasztása csúcsterhelésen átlagosan legalább 4 kW. Ennélfogva a következtetés: az ilyen teljesítményű elemeknek legalább 10 darabnak kell lenniük, lehetőleg 24 voltos feszültség alatt. Ilyen számú elem esetén már van értelme invertert telepíteni.
Annak érdekében azonban, hogy 10 akkumulátor teljes energiát biztosítson, mindegyik 24 W-os feszültséggel, és a töltés stabil megtartása érdekében, legalább 2-3 kW teljesítményű szélturbinára van szükség. Nyilvánvaló, hogy az egyszerű háztartási szerkezeteknél nem lehet ilyen energiát húzni.
Kicsi teljesítmény-inverter (600 W), amelyet kicsi otthoni energiaellátáshoz lehet használni. Az ilyen készülékekről 220 V feszültségű televíziót vagy egy kis hűtőszekrényt táplálhat. Nincs elég áram a lámpák számára a csillárban
Az inverter teljesítményét azonban a következőképpen lehet kiszámítani:
- Összegezze az összes fogyasztó erejét.
- Határozza meg a fogyasztás idejét.
- Határozzuk meg a csúcsterhelést.
Konkrét példaként ez így néz ki.
Legyen háztartási készülék teherként: világító lámpák - 3 db. Mindegyik 40 W, televízió-vevő - 120 W, kompakt hűtőszekrény 200 W. Összegezzük a teljesítményt: 3 * 40 + 120 + 200, és 440 watt teljesítményt kapunk.
Meghatározjuk a fogyasztók teljesítményét átlagosan 4 órán keresztül: 440 * 4 = 1760 watt. A fogyasztás ideje szerint elért teljesítményérték alapján logikusnak tűnik az invertert kiválasztani az ilyen készülékek közül, amelyek kimeneti teljesítménye 2 kW.
Ezen érték alapján kiszámítják a kívánt eszköz áramerősség-jellemzőit: 2000 * 0,6 = 1200 V / A.
A háztartási szélerőműtől kapott energia klasszikus reprodukciójának és eloszlásának vázlata. Ahhoz azonban, hogy ilyen hosszú számú eszközzel hosszú távon energiát biztosítson, elegendő teljesítményű telepítésre van szükség (+)
Valójában a három ember családjának a háztartása általi terhelése magasabb lesz, mint a példában számoltak, ha háztartási gépekhez teljes felszerelés tartozik. A terhelési időt tekintve a paraméter általában meghaladja a 4 órát. Ennek megfelelően a szélenergia-hajtásszabályozónak nagyobb teljesítményűre lesz szüksége.
A szélmalom előzetes számítása nemcsak a független összeszerelés szempontjából hasznos. A kész szélerőmű kiválasztásakor az optimális paramétereket is meg kell határozni.
A számított adatokat mindenképpen használni kell. Függetlenül attól, hogy ipari erőmű vagy háztartási célokra gyártott-e, minden csomópont kiszámítása mindig magában hordozza a készülék maximális hatékonyságát, és ami a legfontosabb - az üzemeltetés biztonságát.
Az előre elkészített számítások meghatározzák a projekt megvalósíthatóságát, segítenek megállapítani, mennyire költséges vagy gazdaságos a projekt.
Van tapasztalata az ilyen problémák megoldásában? Vagy kérdése van a témával kapcsolatban? Kérjük, ossza meg tudását a szélgenerátor kiszámításában és tervezésében. Az alábbi űrlapon észrevételeket tehet és kérdéseket tehet fel.