Выбираем и монтируем ветрогенератор для частного дома

Своими руками

В связи с тем, что готовый комплект ветряного генератора стоит достаточно дорого, а сама идея получения бесплатной электрической энергии, и без участия поставляющих организаций, очень привлекательна, то вопрос изготовления данного агрегата своими руками очень актуален и интересен для людей обладающими начальными знаниями электротехники и навыками выполнения специальных работ.

Конечно же придется приобрести необходимые комплектующие, которые невозможно изготовить в домашних условиях, как то: аккумуляторная батарея, электрический генератор, контроллер, инвертор, элементы электрической схемы контроля и защиты, а также соединительные кабели. А такие элементы конструкции, как сам ветряк, механизм передачи вращательного движения, электрические соединения можно выполнить самому.

К тому же, если данный источник энергии не будет основным, а будет выполнять второстепенную роль, то можно еще удешевить конструкцию, используя автомобильные комплектующие – аккумулятор, генератор, контрольные лампы, реле заряда, приборы контроля напряжения, а для изготовления лопастей использовать имеющиеся материалы. При данном варианте изготовления основные затраты пойдут на преобразовательное устройство – инвертор.

Подводя итог можно с большой уверенностью сказать, что за альтернативными и возобновляемыми источниками энергии будущее, а когда и как их применить в повседневной жизни, решает каждый человек индивидуально, исходя из потребностей, финансовых возможностей и технических навыков.

Спасибо, что дочитали до конца! Не забывайте , Если статья Вам понравилась!

Делитесь с друзьями, оставляйте ваши комментарии

Добавляйтесь в нашу группу в ВК:        

ALTER220 Портал о альтернативную энергию

и предлагайте темы для обсуждений, вместе будет интереснее!!!

Мировые производители ветрогенераторов

Мировые бренды по производству устройств для преобразования силы ветра в электрическую энергию принадлежат странам, в которых развитие этого источника возобновляемой энергии является задачей государственной важности. Итак, передовыми производителями в этой отрасли являются:

Итак, передовыми производителями в этой отрасли являются:

1. Компания Vestas – Дания.
2. GEEnergy- США.
3. Sinovel, Goldwind, Dongfang Electric, United Power- Китай.
4. Enercon, Siemens Wind- Германия.
5. Suzlon Energy-Индия.
6. Gamesa- Испания.

Vestas – датский производитель ветрогенераторов, который является мировым лидером в этой сфере. Производство генераторов под этим брендом налажено не только в Дании, но и далеко за ее пределами. Стремительное развитие и удержание на протяжении долгих лет позиции лидера компании удается благодаря беспрерывному совершенствованию своей продукции и внедрению инноваций в процесс ее производства.

Американская компания GEEnergy в отличие от своего датского конкурента имеет производственные мощности только на территории Америки и большая часть ветрогенераторов в США устанавливается на фермерских землях, на основании заключения соответствующего соглашения с правообладателем этих земель.

Sinovel, Goldwind, DongfangElectric, UnitedPower– китайские лидеры по производству ветрогенераторов, которые на всех уровнях, в том числе и законодательном поддерживаются государством, вследствие чего данные компании с 2008-2009 годов наладили производство продукции не только для внутренних рынков, но и для экспорта.

Enercon, SiemensWind – Германские производители. Их деятельность заслуживает только положительных оценок. Прогнозирование и дальновидность, характерные для немецкой нации не обошли стороной и эту отрасль экономики, благодаря чему после Чернобыльской аварии в стране началось всестороннее развитие ветроэнергетики.

SuzlonEnergy – ведущий индийский производитель ветряных генераторов по результатам 2010 года он замыкал пятерку лидеров мировых производителей Географическое расположение страны также способствует развитию данной отрасли. В результате этих благоприятных факторов и наблюдается рост ветроэнергетики с неимоверной скоростью.

Испанская компания Gamesa не отстает от своих европейских коллег и год за годом увеличивает объемы своих производств. В результате плодотворной деятельности компании в 2013 году доля электроэнергии, полученной от ветряных установок, обошла объемы АЭС и продолжает свою деятельность по повышению этого показателя и по сегодняшний день.

Водяные печи Булерьян

Установка канальных систем воздухообмена

При установке канальных систем вентиляции или кухонной вытяжки используют специальные короба или гибкие гофрированные трубы.

Также они нужны для перемещения воздуха из технических помещений к удаленному входу в вентиляционную шахту. Выполнить работы по монтажу такого воздуховода можно собственными силами.

Основные правила проектирования воздуховода

Для квартир нет необходимости использовать металлические вентиляционные короба, предназначенные для пропуска потока воздуха с большими скоростями и для работы при минусовых температурах. Пластиковые короба просто монтировать и легко вписать в дизайн любого помещения.

Можно найти множество предложений пластиковых воздуховодов для вентиляции, отличающихся по цвету, площади сечения, форме, способу соединения секций и методу крепления к стенам и потолку.

Наличие большого числа фасонных элементов позволяет создать вентиляционный канал любой геометрии. Выбор между круглой и прямоугольной формой сечения с технической точки зрения не принципиален.

Площадь сечения следует подобрать таким образом, чтобы скорость потока не превышала 2 м/с. В противном случае будет возникать шум в канале, а рост сопротивление приведет к быстрому износу оборудования.

Размер пластикового вентиляционного канала для квартиры необходимо выбирать таким образом, чтобы скорость воздушного потока при максимальной нагрузке была от 1 до 2 м/с

При проектировании геометрии воздуховода желательно минимизировать количество поворотов, сужений и переходов, которые увеличивают аэродинамическое сопротивление движению потока, генерируют шум и накапливают отложения жира и пыли.

Особенности монтажа пластиковых коробов

Пластиковые детали вентиляционного короба обладают малым весом, поэтому каких либо особых действий при креплении не требуют.

В зависимости от места их расположения монтаж происходит следующим образом:

1. Внутри шкафов элементы крепят с помощью хомутов к стенкам шкафа. В места прохождения через стены и перегородки внедряют пенопластовые или поролоновые вставки для недопущения дребезжания во время работы системы.
2. Над шкафами элементы крепят с помощью любых держателей и саморезов.
3. К стене и потолку конструкцию фиксируют с помощью специальных хомутов, которые можно приобрести под любой типоразмер канала. Расстояние между крепежными элементами должно быть не более 1 метра.

Сразу после монтажа вентиляционного канала, который впоследствии будет скрыт за натяжным или подвесным потолком, необходимо проверить его работу на максимально возможной мощности воздушного потока. Обнаруженные проблемы легче устранить сразу, пока доступ к системе не затруднен.

Надежно закрепить элементы пластикового вентиляционного канала с помощью специальных хомутов достаточно просто. Стоят они не дорого, поэтому лучше не использовать самостоятельные решения

Промазав стыки элементов силиконовым герметиком, можно получить дополнительную гарантию плотности соединений конструкции.

Для этих целей не надо использовать клей или составы типа “жидкие гвозди”, так как в дальнейшем будет практически невозможно разобрать систему для обслуживания или изменения ее конфигурации.

Если же разгерметизация все же произошла, а для ее устранения нет возможности разобрать воздуховод, то в этом случае необходимо обмотать проблемный стык самоклеющейся лентой под цвет фасонных элементов.

Виды ветряных электростанций

По типу потребителей различают автономные ветрогенераторы и установки сетевого назначения. Первые осуществляют энергоснабжение удалённых от центральных электрических сетей потребителей.

Вторые – могут насчитывать несколько десятков/сотен ветряков, которые образуют единую систему и отдают энергию в общую сеть. Мощность автономных агрегатов редко превышает 75 кВт, в то время как мощность сетевых установок стартует с отметки 100 кВт.

В зависимости от типа конструкции различают ветряные генераторы:

• с вертикальной осью вращения;
• с горизонтальной осью вращения.

Эти устройства используются для разных условий эксплуатации, но чаще всего встречаются модели с горизонтальной осью. Они работают как обычные флюгеры и имеют схожее строение. Ось ротора вращается параллельно земной поверхности.

Такие агрегаты отличаются высокими показателями КПД (около 40%), простой регулировкой мощности и более доступной ценой, но также характеризуются высоким уровнем создаваемого шума и вибраций. Помимо этого, их необходимо ориентировать на направление ветра.

Для монтажа ветряка с горизонтальным расположением ротора нужно примерно 120 м свободного пространства и мачта высотой не меньше 8 м

Ветряные генераторы с вертикальной осью вращения имеют более компактную конструкцию, они менее восприимчивы к воздействию факторов окружающей среды.

В устройствах этого типа турбина расположена перпендикулярно по отношению к плоскости Земли. Подобные конструкции запускаются даже от слабого ветра и не зависят от направления движения воздушных потоков.

Низкий уровень создаваемого шума (до 30 дБ) даёт возможность устанавливать вертикальные ветротурбины на крышах зданий

Однако есть и существенный минус – КПД таких генераторов составляет всего 15%. Кроме того, они стоят дороже, чем модели с горизонтальной осью вращения.

Модели ветрогенераторов различаются между собой не только расположением вращательной оси, но и:

• количеством лопастей – бывают ветряки с двумя и тремя лопастями, встречаются и многолопастные модификации;
• материалами изготовления функциональных деталей – с парусными и жёсткими лопастями;
• шагом винта – регулируемый или фиксированный.

Вращение многолопастных стационарных ветряков начинается даже при слабом ветре, а вот для работы двух- и трёхлопастных устройств нужен более сильный ветер. В то же время каждая дополнительная лопасть в конструкции создаёт большее сопротивление колеса, в результате чего становится сложнее достигнуть стандартных рабочих оборотов генератора.

В зависимости от материала изготовления лопастей для ветроустановки, могут возникнуть определённые сложности в работе. Парусные элементы проще в изготовлении, поэтому и стоят дешевле.

Но если необходимо обеспечить надёжное функционирование ветротурбины для автономного электроснабжения, стоит отдавать предпочтение конструкциям с жёсткими лопастями, изготовленными из металла или армированного стеклопластика.

Что касается шага винта, то здесь также не всё так просто. Изменяемый шаг позволяет заметно расширить диапазон эффективных скоростей для работы ветряной станции и это большой плюс. Но в то же время такой механизм снижает общую надёжность стационарной установки и значительно утяжеляет ветроколесо, усложняя эксплуатацию агрегата.

Что это такое?

Лопастной винт

Разработано несколько видов конструкций этого элемента. Чертежи и размеры для изготовления ветрового колеса ветрогенератора легко найти в свободном доступе.

Для изготовления лопастей используют несколько видов материалов:

• листовое оцинкованное железо;
• нержавеющую сталь;
• дюралевые сплавы;
• тонкостенные трубы;
• твердый стеклопластик, имеющий запас прочности на изгиб;
• полипропилен;.

Алгоритм изготовления лопастей из трубы со стенкой 2-3 мм:

• необходимый диаметр трубы задается расчетной длиной элемента 20% расчетной длины;
• труба раскраивается на 4 равных продольных полосы;
• концы скругляются по заготовленному шаблону, лопасти нужны идентичные;
• они привариваются или клепаются к крепежному колесу, который одевается на ось генератора.

Преимущества и недостатки

К неоспоримым достоинствам российских ветряных генераторов относятся:

1. Функционирование ветрогенераторов не требует дополнительных видов топлива.
2. Возможность осуществления быстрого ввода согласно модульной системе электрических мощностей на основе ветрогенераторов.
3. Экологичность.
4. Работа ветрогенераторов, установленных в ветропарках, автоматизирована, поэтому не требуется постоянное наблюдение за их работой.
5. Использование ветрогенераторов не требует отделения больших земельных площадей.
6. Экономическая эффективность.

Недостатки российских ветрогенераторов заключаются в следующем:

1. Выработка электрической энергии ветряными генераторами носит непостоянный, нерегулируемый характер.
2. Воздействие на человека при работе ветрогенератора шума и электромагнитных полей.
3. Техническая сложность установки ветрогенераторов, требующая использования высотных автокранов.

Эти плюсы и минусы нельзя назвать присущими только для российских аппаратов, такое утверждение было бы оскорбительно для отечественных инженеров, они характерны и для импортного оборудования

Выбирая же тот или иной аппарат, покупателю рекомендуется обратить пристальное внимание на присутствие в модели конкретных качеств, о которых велось повествование выше

Электроэнергия от ветряных электростанций

Ветряной генератор электричества не нуждается в угле, нефти, мазуте, солярке, дровах или ядерном топливе – он работает исключительно за счет энергии ветра. Для этого ветряки устанавливаются в местности, где практически непрерывно перемещаются гигантские количества воздушных масс, вызывая мощные ветра, вращающие лопасти. Их основой являются производительные генераторы, вырабатывающие электроэнергию. Получаемое электричество стабилизируется, после чего сразу же направляется к потребителям или накапливается в аккумуляторах.

Ветряные электростанции требуют для своей работы мощных воздушных потоков. Эти потоки улавливаются с помощью лопастей той или иной конструкции. Соответственно, в местности, где стоит ветряк, должны дуть сильные ветра. Причем должны дуть регулярно, на протяжении долгого времени. При этом вокруг должна располагаться открытая местность, не снижающая энергию дующих ветров.

Именно этот фактор и накладывает ограничение на использование ветряных электростанций – мест, где постоянно дуют ветра, в России не так уж и много. Как показывают наблюдения метеорологов, то этим места располагаются в восточной части нашей страны – это Дальний Восток, Чукотка. Кстати, именно Чукотка бьет все рекорды по ветреной погоде. Причем местное население на них особо не реагирует – привыкли.

Размещение и эксплуатация

Перед тем как купить ветряную станцию для дома, следует продумать куда и как вы её будете устанавливать. Ниже приводятся основные моменты, которые следует учесть при установке ветрогенератора:

• В идеальном случае ветряной генератор должен устанавливаться на специальное сооружение. Его высота должна выше на несколько метров, чем преграды вокруг него;
• Рядом с ветряной установкой не должны расти деревья, стоять постройки. Не должно быть никаких объектов, которые могут снижать производительность ветрогенератора;
• Лучшее место для ветроэлектростанции – это удаление от жилых домов на 50 метров. Это объясняется тем, что при работе они издают шум, приносящий дискомфорт окружающим.

Стоит сразу понять, что одинаковую во времени выработку электроэнергии от «ветряка» получать не получиться. Условия внешней среды меняются, из-за чего объём вырабатываемой электроэнергии постоянно меняется. По этой причине нужно продумать, как использовать лишнюю энергию, которую вырабатывает ветрогенератор при сильном ветре. Это может быть нагрев воды в бойлере. Возможно, это будут электрические нагреватели в доме, дополняющие основное отопление. Причём эта нагрузка должна включаться автоматом в момент сильного ветра и небольшой нагрузке основных потребителей.

Установка ветрогенератора

Теперь ещё несколько проблем, с которыми можно столкнуться при эксплуатации ветрогенератора:

• Шум. Уровень шума 40-60 Дб вряд ли будет приятным сюрпризом для вас и ваших соседей по дому. Кроме того, при определённых условия ветряк может издавать инфразвук, который очень некомфортен для слуха. Поэтому нужно ставить его как можно дальше от дома (в идеале на 200-300 метров);
• Мачта для ветрогенератора с горизонтальным расположением оси требует молниеотвода и заземления. Кроме того, должна быть сигнализация для малой авиаций в виде лампочки на вершине конструкции. При работе ротора генерируется вибрация. По этой причине мачта не должна соприкасаться с другими объектами;
• Генератор, аккумуляторы и другие части системы следует регулярно обслуживать и менять. К примеру, подшипники и лопасти ротора требуют замены раз в несколько лет в зависимости от интенсивности вращения. Мачта тоже требует осмотра, ухода, подкраски;
• Есть вероятность повреждения лопастей, мачты, генератора при обледенении и ураганном ветре.

[su_youtube url=»https://www.youtube.com/embed/utw6KDwxz70″]

Классификация

Инвертор подбирают исходя из задач, которые он должен решать. Также на выбор модели влияет наличие источника переменного тока в месте его установки.

Среди инверторов различают:

1. Сетевые. Преобразовывают постоянный ток в переменный 220 В 50Гц. В общей системе электрификации дома работают без накопителей энергии (аккумуляторных батарей). При недостаточной генерации электричества, переключаются на питание от городской сети. При переработке энергии могут отдавать ее обратно в сеть.
2. Автономные устройства. Так же как и сетевые перерабатывают постоянный ток в переменный. При этом их подключают к аккумуляторным накопителям, и когда происходит нехватка возобновляемой энергии — включается питание от батарей.

   Данные инверторы могут выдавать обычную и модифицированную синусойду переменного тока. Устройства с модифицированной синусойдой стоят много больше, так как они способны питать разные бытовые приборы без вероятности их поломки.

3. Комбинированные устройства. Объединяют в себе достоинства сетевых и автономных аппаратов. Выдают ток синусоидальной формы высокого качества. Могут работать в цепочке с аккумуляторными батареями. Отдают излишки электроэнергии на экспорт.

Раньше избыток производимого электричества от ветряных генераторов или солнечных панелей необходимо было «выпускать» в защитные электрические потребители. Например, излишки электричества от ветряков пускали на обогрев водяных тенов, чтобы снять нагрузку с мотора генератора. С 6 февраля 2019 года все избытки электроэнергии можно продать государству на договорной основе. <

При этом на вашем участке или в доме устанавливают дополнительный счетчик, который считает Квт экспортного ток. Также принято различать инверторы по количеству фаз, которые выдает устройство на выходе:

• однофазные 220В;
• трехфазные 380В.

Еще один важный показатель — максимальная мощность инвертора. То есть, то количество тока, которым устройство может обеспечить разное количество бытовых потребителей. Согласно этому параметру можно составить следующую классификацию:

1. Мощностью до 500 Вт. Такое устройство может вырабатывать электричество для небольшого дачного дома или подсобного хозяйства. Он хорошо подойдет для обеспечения работы осветительных приборов на участке.
2. Мощностью до 2.5 Квт. Эти аппараты выбирают для работы устройств в домах, без подсоединения отопительных устройств.
3. Мощностью до 4.5 Квт. Такие устройства могут покрыть потребности в электроэнергии практически в любом доме или на садовом участке.

Существуют и более мощные устройства, однако они стоят очень дорого, поэтому в рамках данной статьи мы не будем их рассматривать.

Ветряные электростанции своими руками

Если вы собрались изготовить ветрогенератор, то стоит обратить внимание на ресурсы Сети, которые предполагают 2 подхода: первый заключается в том, чтобы собирать все элементы своими руками, а второй предполагает покупку готовых комплектующих. При сборке наибольшую трудность вызывает изготовление ветроколеса

Изготовить лопасти для конструкции с горизонтальной осью вращения с требуемыми аэродинамическими характеристиками непросто. Здесь два выхода: или платить за изготовление мастерской с необходимыми инструментами и опытом, либо смотреть в сторону конструкции с вертикальной осью вращения, для которой лопасти можно изготовить из обычной бочки

При сборке наибольшую трудность вызывает изготовление ветроколеса. Изготовить лопасти для конструкции с горизонтальной осью вращения с требуемыми аэродинамическими характеристиками непросто. Здесь два выхода: или платить за изготовление мастерской с необходимыми инструментами и опытом, либо смотреть в сторону конструкции с вертикальной осью вращения, для которой лопасти можно изготовить из обычной бочки.

Генератор можно приобрести подержанный, использовать двигатель стиральной машины или промышленного асинхронного двигателя. Существует большой выбор готовых генераторов и комплектующих для их сборки на основе ниодимовых магнитов.

Изготовление мачты — это очень ответственный этап, ведь от него зависит безопасность эксплуатации всей конструкции. Отнестись к нему нужно тщательно, доверив расчёты прочности конструкции специалисту.

Контроллеры, инверторы и аккумуляторные батареи лучше приобрести готовые.

Схема устройства ветряной электростанции для самостоятельного изготовления

Сфера применения печек

Этап второй. Считаем расходы на постройку дома

Во-первых про излишнюю экономию. Почти все владельцы современных домов, которые самостоятельно занимались стройкой, уверенно заявляют, что чем больше они пытались сэкономить, тем больше им пришлось тратить в итоге. Часто это случалось из-за прорабов, которые «приблизительно» подсчитывали стоимость всех работ, а в итоге ценник вырастал в несколько раз. Главное, о чем стоит помнить — никогда не пытайтесь сокращать расходы за счет инженерного обеспечения дома и других важных частей постройки. Это действительно, в большинстве случаев, ведет лишь к увеличению ваших затрат.

Подключение ветровой электростанции

Установка ветряной электростанции должна производиться на открытой местности, где свободно проходит ветер. После монтажа самой системы, следует произвести правильное подключение. Оно может быть сетевым или не сетевым.

Не сетевая методика предоставляет возможность полной или частичной эксплуатации автономной электроэнергии. При этом на объекте не нужна централизованная электросеть.

К ветряку подключается контроллер, от которого идут переключатели, далее накопительные аккумуляторы, и последним звеном являются непосредственно электроприборы.

Сетевая схема подключения востребована, если вырабатывается высокая мощность, или приборы потребляют мало электроэнергии.

В данном случае схема будет такой: после ветряка подключается контроллер, затем накопительные аккумуляторы, после которых предохранители с переключателями, затем инверторный прибор, автоматический ввод резерва, далее прибор учета, после которого электрическая сеть и уже непосредственно электроприборы.

Зарубежные

Генератор для ветровой турбины

Для функционирования ветряков необходимы обычные трехфазные генераторы. Конструкция таких устройств аналогична моделям, применяемым на автомобилях, но имеет большие параметры.

В приборах для ветряных турбин предусмотрена трехфазная обмотка статора (соединение по типу «звезда»), откуда выходят три провода, идущие на контроллер, где происходит трансформация переменного напряжения в постоянное.

Ротор генератора для ветротурбины изготовляется на неодимовых магнитах: в подобных конструкциях нецелесообразно использовать электровозбуждение, поскольку катушка потребляет много энергии

Для повышения оборотов нередко применяется мультипликатор. Такое приспособление позволяет увеличить мощность действующего генератора или использовать устройство меньшего размера, что снижает стоимость установки.

Мультипликаторы чаще применяются в вертикальных ветрогенераторах, у которых процесс вращения ветроколеса осуществляется медленнее. Для горизонтальных устройств с высокой скоростью вращения лопастей мультипликаторы не требуются, что упрощает и удешевляет конструкцию.

Специфика сборки и монтажа ветрогенератора из стиральной машинки и ветроустановки из автомобильного генератора подробно изложена в рекомендуемых нами статьях.

Подведем итоги