Jak obliczyć generator wiatrowy

Zasada działania generatorów wiatrowych

W domowych lub markowych urządzeniach wiatrowych z pionową lub poziomą osią obrotu łopaty zaczynają się poruszać pod wpływem siły wiatru. Główne elementy wyposażenia sprawiają, że zespół wirnika obraca się za pomocą specjalnej jednostki napędowej.Obecność uzwojenia stojana przyczynia się do konwersji energii mechanicznej na prąd elektryczny. Śmigła osiowe posiadają właściwości aerodynamiczne, dzięki czemu zapewniają szybkie przewijanie turbiny zespołu.

Następnie w generatorach obrotowych siła obrotowa zamieniana jest na energię elektryczną, która jest gromadzona w akumulatorze. W rzeczywistości im silniejszy przepływ powietrza, tym szybciej przewijają się łopatki jednostki, co przyczynia się do wytwarzania energii. Ponieważ działanie sprzętu generatora opiera się na maksymalnym wykorzystaniu alternatywnego źródła, jedna część łopatek ma bardziej zaokrąglony kształt. Drugi jest płaski. Kiedy strumień powietrza przechodzi przez zaokrągloną część, tworzy się sekcja próżniowa, która przyczynia się do zasysania ostrza i prowadzi go na bok.

Prowadzi to do powstania energii, której uderzenie prowadzi do wirowania ostrzy przy niewielkim wietrze.

Podczas przewijania obraca się oś śrub, które są połączone z mechanizmem obrotowym. To urządzenie ma dwanaście elementów magnetycznych, które przewijają się w środku. Prowadzi to do powstania przemiennego prądu elektrycznego o częstotliwości, jak w domowych gniazdkach. Powstała energia może być nie tylko generowana, ale także przesyłana na odległość, ale nie może być akumulowana.

Aby go zebrać, konieczne będzie przekształcenie go w prąd stały, do czego służy obwód elektryczny znajdujący się wewnątrz turbiny. Aby pozyskać dużą ilość energii elektrycznej, produkowane są urządzenia przemysłowe, parki wiatrowe składają się zwykle z kilkudziesięciu takich instalacji.

Zasada działania generatora wiatrowego umożliwia zastosowanie urządzenia w następujących wersjach:

• do pracy autonomicznej;
• z panelami słonecznymi;
• równolegle z baterią podtrzymującą;
• wraz z agregatem prądotwórczym na benzynę lub olej napędowy.

Gdy strumień powietrza porusza się z prędkością około 45 km/h, generacja mocy turbiny wynosi około 400 watów. To wystarczy do oświetlenia strefy podmiejskiej. W razie potrzeby można wdrożyć akumulację energii elektrycznej w akumulatorze.

Do ładowania akumulatora używany jest specjalny sprzęt. Wraz ze spadkiem ilości podładowania prędkość obrotu ostrzy zacznie spadać. Jeśli akumulator zostanie całkowicie rozładowany, elementy wyposażenia generatora ponownie się przewiną. Zasada ta umożliwia utrzymanie ładowania urządzenia na określonym poziomie. Przy wyższym natężeniu przepływu powietrza turbina jednostki będzie w stanie wyprodukować więcej energii.

Użytkownik Darkhan Dogalakov na przykładzie modelu SEAH 400-W opowiedział o zasadzie działania sprzętu wiatrowego.

Generator wiatrowy do domu to już nie rzadkość

Elektrownie wiatrowe od dawna są wykorzystywane na skalę przemysłową. Jednak złożoność projektu, a także złożoność jego instalacji, nie pozwoliły na wykorzystanie tego sprzętu w domach prywatnych, takich jak panele słoneczne.

Jednak teraz, wraz z rozwojem technologii i wzrostem zapotrzebowania na „zieloną energię”, sytuacja się zmieniła. Producenci uruchomili produkcję małogabarytowych instalacji dla sektora prywatnego.

Zasada działania

Wiatr obraca łopaty wirnika zamontowane na wale generatora. W wyniku rotacji w uzwojeniach generowany jest prąd przemienny. Aby zwiększyć liczbę obrotów, a tym samym ilość generowanej energii, można zastosować przekładnię redukcyjną (przekładnię). Może również całkowicie zablokować obrót ostrzy, jeśli zajdzie taka potrzeba.

Powstały prąd przemienny jest przekształcany na stałe 220 W za pomocą falownika. Następnie trafia do konsumenta lub, poprzez kontroler ładowania, do akumulatorów w celu akumulacji.

Kompletny schemat działania instalacji od wytworzenia energii do jej zużycia.

Rodzaje turbin wiatrowych i która z nich jest lepsza dla prywatnego domu

W tej chwili istnieją dwa rodzaje tego projektu:

1. Z rotorem poziomym.
2. Z pionowym rotorem.

Pierwszy typ z wirnikiem poziomym. Ten mechanizm jest uważany za najbardziej skuteczny. Wydajność wynosi około 50%. Wadą jest konieczność minimalnej prędkości wiatru 3 m na sekundę, konstrukcja generuje dużo hałasu.

Aby uzyskać maksymalną wydajność, wymagany jest wysoki maszt, co z kolei komplikuje instalację i dalszą konserwację.

Drugi typ z pionem. Generator wiatrowy z pionowym wirnikiem ma sprawność nie większą niż 20%, podczas gdy prędkość wiatru tylko 1-2 m na sekundę jest wystarczająca. Jednocześnie pracuje znacznie ciszej, poziom emitowanego hałasu nie przekracza 30 dB i to bez wibracji. Nie wymaga dużej przestrzeni do pracy, jednocześnie nie tracąc wydajności.

Montaż nie wymaga wysokiego masztu. Sprzęt można zamontować na dachu domu nawet własnymi rękami.

Brak anemometru i mechanizmu obrotowego, które w tej konstrukcji nie są w ogóle potrzebne, sprawia, że ​​ten typ generatora wiatrowego jest tańszy w porównaniu z pierwszą opcją.

Recenzja wideo

Jakie ustawienie wybrać?

Zanim odpowiesz na to pytanie, musisz zrozumieć swoje wymagania, możliwości finansowe i priorytety operacyjne.

Jeśli chcesz uzyskać jak najwięcej mocy i chcesz wydawać pieniądze na okresową konserwację generatora, wybierz pierwszą opcję. Inwestując raz w wysoki maszt i płacąc za łożyska lub wymianę oleju raz na 5-10 lat, uzyskasz całkowitą niezależność energetyczną, a nawet jeśli mieszkasz na Ukrainie lub w krajach UE, będziesz mógł sprzedawać nadmiar energii elektrycznej.

Wysoki poziom hałasu tej stacji wymaga wybrania miejsca jak najdalej od budynków mieszkalnych. Ten punkt również należy wziąć pod uwagę, ponieważ infradźwięki nie pozostaną niezauważone przez sąsiadów.

Aby uzyskać ekwiwalentną moc w stosunku do pierwszego wariantu, konieczne będzie zasilenie 3 turbin wiatrowych tego typu. Jednak pod względem ceny uzyskuje się w przybliżeniu taką samą ilość (z zastrzeżeniem samodzielnego montażu).

Recenzja wideo eksperta w dziedzinie alternatywnych źródeł energii

Dodatkowe elementy

• Sterownik, który zajmuje miejsce w obwodzie elektrycznym za generatorem, jest niezbędny do sterowania ostrzami i ładowania akumulatora poprzez zamianę generowanego prądu przemiennego na prąd stały.
• Akumulator przechowuje ładunek do użytku przy bezwietrznej pogodzie. Dodatkowo stabilizuje napięcie wyjściowe generatora, dzięki czemu nawet przy silnych podmuchach wiatru nie dochodzi do przerw w napięciu.
• Czujniki kursu i anemoskop zbierają dane o kierunku i prędkości wiatru.
• ATS automatycznie przełącza się między źródłami zasilania z częstotliwością 0,5 sekundy. Automatyczny wyłącznik zasilania umożliwia połączenie wiatraka z publiczną siecią energetyczną, generatorem diesla itp.

Ważne: sieć nie może działać jednocześnie z kilku źródeł zasilania. falowniki

Jak wiadomo, większość urządzeń gospodarstwa domowego nie wykorzystuje do pracy prądu stałego, więc w łańcuchu między akumulatorem a urządzeniami znajduje się falownik, który wykonuje operację odwrotną, tj. zamiana prądu stałego na napięcie przemienne 220v, niezbędne do pracy urządzeń

Falowniki. Jak wiadomo, większość urządzeń gospodarstwa domowego nie wykorzystuje do pracy prądu stałego, więc w łańcuchu między akumulatorem a urządzeniami znajduje się falownik, który wykonuje operację odwrotną, tj. zamiana prądu stałego na napięcie przemienne 220v, niezbędne do pracy urządzeń.

Wszystkie te przemiany z otrzymanej energii „zabierają” pewną część – do 20 proc.

Części zamienne i akcesoria do turbin wiatrowych

Podstawowy podstawowy zestaw urządzeń, bez których praca elektrowni wiatrowych jest niemożliwa, obejmuje:

• generator elektryczny (silnik);
• turbina wiatrowa, łopaty, wirnik;
• zapięcia;
• mechanizm obrotowy;
• czujnik wiatru;
• maszt;
• kabel.

Akumulatory, inwertery niesieciowe i sieciowe, sterownik, układ napędu azymutalnego (ogon), inne wyposażenie dodatkowe dobierane są indywidualnie dla każdej instalacji.

Wymagana jest wymiana części zamiennych turbiny wiatrowej podczas konserwacji oraz w skrajnych przypadkach naprawy

Podstawowe komponenty i części zamienne najlepiej zamawiać bezpośrednio u producenta. Możesz skontaktować się z firmami dostarczającymi z Niemiec i innych krajów europejskich wyremontowane (używane) turbiny wiatrowe i odpowiednie dla nich akcesoria do prac naprawczych.

Do naprawy instalacji wymagany jest dostęp do głównych komponentów

Składając zamówienie na części zamienne należy podać informacje o producencie generatora, wskazać jego model i moc. Wymagany jest szczegółowy opis części (może być w formie zdjęcia), ze wskazaniem jej cech funkcjonalnych i technicznych.

Obliczanie obciążeń wiatrem

Tak więc koordynowałeś przez długi czas, wykonałeś i ostatecznie zamontowałeś swoją najlepszą reklamę zewnętrzną.

Piękno! Wszyscy są szczęśliwi. Ale chu… po pierwszym silnym wietrze dzwoni do ciebie zły klient z szokującą wiadomością – spadła reklama!

Ziścił się koszmar reklamodawcy... Co się stało?

I stało się tak – przy projektowaniu reklamy zewnętrznej zignorowano lub wykonano błędnie obliczenia obciążenia wiatrem reklamy zewnętrznej: na materiale i na elementach złącznych.

Jak tego uniknąć, jak uchronić się przed tak opłakanym wynikiem swojej pracy?

Zapamiętajmy prosty wzór na obliczenie obciążenia wiatrem mierzonego w kg/m2:

Pw = k*q

Rozszyfrowywanie skomplikowanych liter

Pw to ciśnienie wiatru normalne do powierzchni przyjmującej. To ciśnienie jest uważane za pozytywne.
k jest współczynnikiem aerodynamicznym zależnym od kształtu i położenia obiektu na wietrze

obiekt.
q - prędkość wiatru czołowego (kg/mkw.), odpowiadająca największej prędkości wiatru dla danego miejsca, z uwzględnieniem porywów specjalnych.

Wartość q w zależności od prędkości wiatru określa się następująco:

q = 7 / g * kw. V / 2

7 - masa powietrza (1,23 kg / m3) przy Patm. = 760 mm Hg. i tatm.= 15 °С
g - przyspieszenie ziemskie (9,81 m / kw. s)
V to największa prędkość wiatru (m/s) na danej wysokości h, tj.

Wysokość h nad poziomem gruntu, m

Prędkość wiatru V, km/h m/s

Prędkość podnoszenia q, kg/m2

Wysokość h nad poziomem gruntu, m	Prędkość wiatru V, km/h m/s	Prędkość podnoszenia q, kg/m2
0 — 8	103,7  28,8	51
8 — 20	128,9  35,8	80

q = kwadrat V / 16

Płótno montowane pionowo, mocowane w ramie lub naciągnięte na linkach

Konstrukcja - b-szerokość, d-wysokość	Stosunek wielkości	Powierzchnia, S	Współczynnik aerodynamiczny, k
Płótno montowane pionowo, mocowane w ramie lub naciągnięte na linkach	d/b < 5	b*d	1,2
d/b >= 5	b*d	1,6

Okazuje się więc, że wszystko jest dość proste.

Chcesz dowiedzieć się więcej o obliczaniu obciążenia wiatrem i uzyskać porady od naszych ekspertów?

Spójrz na piękne pomysły wdrożone w Alprom

• Wszystko
• Banery
• Litery wolumetryczne
• Praca na dużych wysokościach
• Lekkie pudełka
• reklama dachowa
• Druk wielkoformatowy
• Reklama LED

Litery wolumetryczne dla Lexusadmin2017-02-26T06:44:37+00:00

Galeria

Litery wolumetryczne dla Lexus

Litery wolumetryczne, reklama LED

Kaseta oświetleniowa o długości 11 metrów wykonana z kompozytu z diodami LED w Samarze od Alpromadmin2017-02-26T06:51:17+00:00

Kaseta oświetleniowa o długości 11 metrów wykonana z kompozytu z diodami LED w Samarze od Alprom

Galeria

Kaseta oświetleniowa o długości 11 metrów wykonana z kompozytu z diodami LED w Samarze od Alprom

Pudełka podświetlane, reklama LED

Kasetony Trial Sport w Togliattiadmin2017-02-26T06:56:06+00:00

Kasetony Trial Sport w Togliatti

Galeria

Kasetony Trial Sport w Togliatti

Pudełka podświetlane, reklama LED

Litery wolumetryczne podświetlane NOBEL AUTOMOTIVE w Togliattiadmin2017-02-26T07:04:28+00:00

Litery wolumetryczne podświetlane NOBEL AUTOMOTIVE w Togliatti

Galeria

Litery wolumetryczne podświetlane NOBEL AUTOMOTIVE w Togliatti

Litery wolumetryczne, reklama LED

Grupa wstępu Inglot w Togliattiadmin2017-02-26T07:19:43+00:00

Grupa wejściowa Inglot w Togliatti

Galeria

Grupa wejściowa Inglot w Togliatti

Pudełka podświetlane, reklama LED

Litery wolumetryczne OK w Togliattiadmin2017-02-26T07:27:31+00:00

Litery wolumetryczne OK w Tolyatti

Galeria

Litery wolumetryczne OK w Tolyatti

Litery wolumetryczne, prace wysokościowe, reklama LED

Litery piankowe 3D Botek Wellness w Togliattiadmin2017-02-26T07:40:55+00:00

Litery objętościowe z polipianki Botek Wellness w Togliatti

Galeria

Litery objętościowe z polipianki Botek Wellness w Togliatti

Litery wolumetryczne, reklama LED

Konstrukcja reklamowa dachu Lada Arena w Togliattiadmin2017-02-26T08:19:20+00:00

Konstrukcja reklamowa dachu Lada Arena w Togliatti

Galeria

Konstrukcja reklamowa dachu Lada Arena w Togliatti

Litery wolumetryczne, reklama dachowa, reklama LED

Wskazówki dotyczące instalacji

Chyba wszyscy rozumieją, że generator wiatrowy powinien być instalowany w miejscach, w których występuje maksymalna siła wiatru. Są to stepy, strefa przybrzeżna, inne otwarte przestrzenie, które są usuwane z budynków. Turbiny wiatrowej nie wolno umieszczać obok drzew. Nie możesz nawet postawić go w pobliżu małych drzewek, ponieważ z czasem będą rosły.

Generator wiatrowy z wirnikiem Darrieus

Jeśli chodzi o współdzielenie z siecią energetyczną lub po prostu z generatorem wiatrowym, wybór należy do Ciebie. W każdym razie zakup powinien być uzasadniony ekonomicznie, a nie tylko oddać hołd trendowi mody.

Obliczanie zwrotu z inwestycji w turbinę wiatrową

Po zainwestowaniu setek tysięcy rubli w zakup urządzenia nowy właściciel ma prawo liczyć na jego oczywiste korzyści i zwrot z wiatraka. Spróbujmy obliczyć cenę kilowata energii elektrycznej na standardowym modelu generatora 4-5 kW.

Przy prędkości wiatru 4-5 m/s urządzenie da około 350 kW miesięcznie, czyli 4200 kW rocznie. Żywotność generatora wynosi około 25 lat, koszt większości modeli urządzeń wynosi 280 000 rubli.

Podziel koszt przez iloczyn rocznej produkcji i żywotności:

280 000 / 4200 * 25 = 2,666 rubli

Tak więc koszt kilowata energii generatora wiatrowego zwrotu wyniesie nieco ponad 2,5 rubla. W porównaniu z obecnym poziomem cen jest to korzyść, ale nie jest ona tak duża, jak byśmy chcieli przy korzystaniu z alternatywnych źródeł energii.

Powyższe obliczenia dają inny wynik, jeśli prędkość wiatru wynosi około 7-8 m/s. Generator wiatrowy o mocy 6-7 kW wyprodukuje około 780 kW miesięcznie lub 9000 kW rocznie.

Przy koszcie takich wiatraków około 310 000 otrzymujemy następujący wynik:

310 000 / 9000 * 25 = 1,3722 rubli Ten koszt jest oczywistą korzyścią, szczególnie w przypadku obiektów energochłonnych.

Od czego zależy sprawność turbiny wiatrowej?

Jak już wspomniano, sprawność generatora wiatrowego wynika z jego stanu technicznego, typu turbiny oraz cech konstrukcyjnych tego modelu. Ze szkolnego kursu fizyki wiadomo, że wydajność to stosunek pracy użytecznej do pracy całkowitej. Lub stosunek energii zużytej na wykonanie pracy do energii otrzymanej w wyniku.

W związku z tym nasuwa się ciekawy punkt – wykorzystaną energię wiatru pozyskujemy całkowicie bezpłatnie, nie podjęto żadnego wysiłku ze strony użytkownika. To sprawia, że ​​wydajność jest czysto teoretycznym wskaźnikiem, który określa czysto konstruktywne cechy urządzenia, podczas gdy dla właścicieli ważniejsze są cechy operacyjne.

Oznacza to, że powstaje sytuacja, w której wydajność nie jest tak ważna, cała uwaga poświęcona jest zadaniom czysto praktycznym.

Jednak wraz ze zmianami parametrów pracy w tym czy innym kierunku, sprawność zmienia się automatycznie, co wskazuje na jej powiązanie z ogólnym stanem urządzenia.

obciążenie wiatrem

Metoda obliczania

Opis projektu

Charakterystyka geometryczna elementów

Określanie obciążenia wiatrem

Wiatr pod kątem 90 stopni do tarczy

Wiatr pod kątem 45 o do tarczy 5 Obliczanie zębatki

Część 2. Obliczenia dotyczące zrównoważonego rozwoju

Metoda obliczania

Ten projekt jest typowy dla regionów wiatrowych od 3 do 5 miesiąca.
1. Obszar wiatru - III, IV, V
2. Rodzaj terenu przy określaniu obciążenia wiatrem - A
3. Poziom odpowiedzialności - 3, dla którego przyjmuje się współczynnik odciążający γp równy 0,8-0 95 (w tym projekcie γp = 09)
4. Żywotność konstrukcji wynosi 10 lat
5 Szacunkowa temperatura zewnętrzna t ≥ -w°c, jako średnia temperatura najzimniejszego pięciodniowego okresu według SNiP 23-01-99 „Klimatologia budowlana”, co odpowiada regionowi klimatycznemu budowy II4, II5
6. Strefa wilgotności - „mokra” SNiP 23-01-99 (ryc. 2)
7. Stopień agresywnego oddziaływania środowiska na konstrukcje metalowe jest średnio agresywny, zgodnie z SNiP 2.0311-85 „Ochrona konstrukcji budowlanych przed korozją”, tab. 24, dla grupy gazowej „B” w wilgotnym środowisku

Opis struktury reklamowej

Rysunek 1 przedstawia schemat składanego dwustronnego panelu reklamowego o wysokości stojaka od 2 do 5 m do dołu panelu.Wymiary panelu reklamowego to 6180x3350x410mm oś stojaka i z przesunięciem 3/4 (pokazano na rysunku 1). Stojak jest mocowany za pomocą kotew fundamentowych 8 na głębokim fundamencie.Wszystkie zmienne parametry w zależności od obszaru wiatru instalacji i wysokości stojaka podano w tabeli 1.

Rysunek projektu reklamy. Ryż. jeden

Główne wymiary geometryczne i mocowania konstrukcji reklamowej w zależności od obszaru wiatru. Tabela 1

Wysokość stojaka, m	Elementy konstrukcyjne	region wiatru
III	IV	V
2	Stojak	325х8 (С245)	325х8 (С245)	325х8 (С245)
Fundacja	2,5×1,9×0,5 m	2,8×2,1×0,5m	3,2 × 2,1 × 0,5 m
Ankera	M 30	M 30	M 30
Belki poprzeczne	Gnshv.236×70	Gnshv.236×70	Gnshv.236×70
zapas	160x160x8(С245)	160x160x8(С245)	160x160x8(С245)
2,5	Stojak	325х8 (С245)	325х8 (С245)	325х8 (С245)
Fundacja	2,7×1,9×0,5m	3×2,1×0,5m	3,6×2,1×0,5m
Ankera	M 30	M 30	M 30
Belki poprzeczne	Gnshv.236×70	Gnshv.236×70	2 wały.236×70
zapas	160x160x8(С245)	160x160x8(С245)	160x160x8(С345)
3	Stojak	325х8 (С245)	325х8 (С245)	Ф325х10 (С245)
Fundacja	3×1,9×0,5 m	3,6×2,1×0,5m	4×2,1×0,5m
Ankera	M 30	M 30	M36
Belki poprzeczne	Gnshv.236×70	Gnshv.236×70	2 sieci.szerokość 236×70
zapas	160x160x8(С245)	160x160x8(С245)	160x160x8(С345)
3,5	Stojak	325х8 (С245)	325х8 (С245)	Ф325х10 (С245)
Fundacja	3,4×1,9×0,5m	3,8×2,1×0,5m	4,2 × 2,1 × 0,5 m
Ankera	M 30	M 30	M36
Belki poprzeczne	Gnshv.236×70	MW236×70	2 wały.236×70
zapas	160x160x8(С245)	160x160x8(С245)	160x160x8(С345)
4	Stojak	325х8 (С245)	Ф325х10 (С245)	Ф325х10 (С345)
Fundacja	3,6×1,9×05m	4×2,1×0,5m	4,4 × 2,1 × 0,5 m
Ankera	M 30	M36	M36
Belki poprzeczne	Gnshv.236×70	MW236×70	2 wały.236×70
zapas	160x160x8(С245)	160x160x8(С245)	160x160x8(С345)
4,5	Stojak	325х8 (С245)	Ф325х10 (С345)	Ф325х10 (С345)
Fundacja	3,8×1,9×0,5m	4,2 × 2,1 × 0,5 m	4,6 × 2,1 × 0,5 m
Ankera	M 30	M36	M36
Belki poprzeczne	Gnshv.236×70	2 wały.236×70	2 wały.236×70
zapas	160x160x8(С245)	160x160x8(С245)	160x160x8(С345)
5	Stojak	Ф325х10 (С245)	Ф325х10 (С345)	—
Fundacja	4×1,9×0,5 m	4,4x21x0,5m	—
Ankera	M36	M36	—
Belki poprzeczne	Gnshv.236×70	2 wały.236×70	—
zapas	160x160x8(С245)	160x160x8(С345)	—

w górę

Obliczanie i dobór generatora wiatrowego

Na co należy zwrócić uwagę przy wyborze turbiny wiatrowej. Po pierwsze, zrozum, że drogie modele zagraniczne niekoniecznie są najlepszym rozwiązaniem.

Tutaj musisz wyjść poza swoje potrzeby w zakresie wytwarzania energii elektrycznej. Oblicz więc, ile energii elektrycznej wydasz.

Generator wiatrowy z wirnikiem helikoidalnym

Moc generatora wiatrowego zależy bezpośrednio od średnicy koła, które tworzą łopaty. W przybliżeniu możesz obliczyć moc za pomocą następującego wzoru:

P = D^2 * R^3 / 7000, gdzie

D to średnica ostrzy;

R to prędkość wiatru.

Jeśli średnica wynosi 1,5 metra, a prędkość w twoim obszarze wynosi 5 metrów na sekundę, moc wyniesie około 0,04 kilowata. Jak widać moc można zwiększyć na dwa sposoby: zwiększając średnicę i prędkość wiatru. A ostatni parametr nie zależy od nas.

Kupując, zwróć uwagę na pojemność akumulatorów.Spokój może być prawie wszędzie, z wyjątkiem obszarów przybrzeżnych

A w takich okresach Twoje urządzenia elektryczne będą pobierać energię elektryczną z baterii. Ich pojemność jest ograniczona. Dlatego lepiej mieć dodatkowe zasilanie awaryjne.

Ile energii elektrycznej potrzebuje typowa rodzina? W zwykłym mieszkaniu uruchamiamy około 360 kWh miesięcznie. Generator wiatrowy o mocy 5 kilowatów wygeneruje tę ilość nawet przy niskich prędkościach wiatru, co zwykle ma miejsce w centralnej Rosji. Ale jeśli zużycie energii jest wysokie (na przykład jest grzejnik elektryczny, kocioł elektryczny itp.), to generator wiatrowy o mocy 5 kilowatów już nie wystarczy. Chyba że jest zainstalowany w pobliżu morza lub dużego akwenu.
 

Trochę o kosztach

Jak widać, przedział cenowy jest bardzo duży. W średnia instalacja na 1 kW będzie kosztować od 25 000 do 300 000 rubli. Droższe modele mają szereg istotnych zalet, od większej wydajności po różne dodatkowe funkcje.

Zalecenia ogólne

Oczywiście, aby dobrać najbardziej optymalną średnicę śmigła turbiny wiatrowej, niezbędna jest znajomość średniej prędkości wiatru w miejscu planowanej instalacji. Ilość energii elektrycznej wytwarzanej przez wiatrak wzrasta w stosunku sześciennym wraz ze wzrostem prędkości wiatru. Na przykład, jeśli prędkość wiatru wzrośnie 2 razy, to energia kinetyczna generowana przez wirnik wzrośnie 8 razy. Można zatem stwierdzić, że prędkość wiatru jest najważniejszym czynnikiem wpływającym na moc całej instalacji.

Aby wybrać miejsce instalacji instalacji elektrycznej wytwarzającej wiatr, najbardziej odpowiednie są obszary z minimalną liczbą wiatroizolacji (bez dużych drzew i budynków) w odległości co najmniej 25-30 metrów od budynku mieszkalnego (nie zapominaj o tym turbiny wiatrowe buczą bardzo głośno podczas pracy). Wysokość środka wirnika turbiny wiatrowej powinna być co najmniej 3-5 metrów wyższa niż najbliższe budynki. Na linii wietrznego przejścia nie powinno być drzew ani budynków. Do lokalizacji turbin wiatrowych najlepiej nadają się szczyty wzgórz lub łańcuchy górskie z otwartym krajobrazem.

Jeśli Twój wiejski dom nie ma być podłączony do wspólnej sieci, powinieneś rozważyć opcję połączonych systemów:

• WPP + panele słoneczne
• WPP + olej napędowy

Połączone opcje pomogą rozwiązać problemy w regionach, w których wiatr jest zmienny lub zależy od pory roku, a ta opcja dotyczy również paneli słonecznych.

Odnowione turbiny wiatrowe - co to jest?

Urządzenia energetyki wiatrowej można uznać za jedne z najbardziej niezawodnych, jeśli nie najbardziej niezawodne, w branży energetycznej. Powodem tego jest nie tylko zaawansowana technologia zastosowana przy jego produkcji, ale także stosunkowo niewielkie obciążenia, jakim jest poddawana. Dlatego turbiny wiatrowe służą regularnie przez wiele lat, często przekraczając 20 lat. Ponieważ każdy park wiatrowy i każdy generator wiatrowy są powiązane z konkretnym terenem, wskazane jest zastąpienie farmy wiatrowej lub generatora wiatrowego mocniejszymi po osiągnięciu okresu zwrotu z konkretnego projektu, czyli po zainwestowanej inwestycji w nim jest zwracany i odbierany jest planowany zysk.Istniejące turbiny wiatrowe są zazwyczaj w dobrym stanie i zaleca się ich sprzedaż jako „używane turbiny wiatrowe” lub „używane turbiny wiatrowe”. Światowy rynek takiego sprzętu na świecie jest bardzo duży. Zapotrzebowanie na taki sprzęt jest również duże. Powodem jest duże obciążenie firm produkujących urządzenia dla energetyki wiatrowej. Z reguły tylko niewielka część takiego „używanego” sprzętu została już zdemontowana i znajduje się na magazynie.

„Używane” turbiny wiatrowe przechodzą przygotowanie przedsprzedażowe według specjalnych przepisów pracy i stają się tzw. „odnowiony”. Zwykle podczas remontu wykonywane są następujące prace: wymiana łożysk w skrzyni biegów niezależnie od ich zużycia, usuwanie usterek i naprawa kół zębatych skrzyni biegów, generatora, ramy, łopatek, malowanie. Po zakończeniu prac remontowych turbiny wiatrowe trafiają do nowego właściciela. Z reguły po sprzedaży takiego sprzętu jest on objęty gwarancją na okres jednego roku.

Przykład obliczenia ostrzy z 160. rury dla tego generatora

prędkość

Najlepszy wynik uzyskałem z rury 160 o średnicy 2,2m i prędkości Z3,4 - 6 łopatek, ale takiej średnicy śmigła lepiej nie robić z rury 160mm, wyjdą zbyt cienkie i wątłe łopatki. Przy 3 m / s nominalna prędkość ślimaka wynosiła 84 obr./min, a moc ślimaka wynosiła 25 watów, to znaczy jest w przybliżeniu odpowiednia. Jest to oczywiście konieczne z marginesem wydajności generatora, ale 160. rura jest już cienka i najprawdopodobniej już przy 7 m / s będzie obserwowane trzepotanie. Ale na przykład to pójdzie

Teraz, jeśli zmienisz prędkość wiatru w tabeli, możesz zobaczyć, że moc śmigła i jego prędkość w przybliżeniu pokrywają się z parametrami śmigła, czego potrzebujemy, ponieważ ważne jest, aby śmigło nie było przeciążone i nie niedociążony - inaczej zwariuje na wielkim wietrze.
>

Czyli przy innym wietrze otrzymałem takie dane śmigła. Poniżej na zrzucie ekranu dane śmigła przy 3m/s, maksymalna moc śmigła (KIJW) przy prędkości Z3.4.W tym przypadku obroty i moc w przybliżeniu pokrywają się z mocą generatora przy tych obrotach

Prędkość generatora 100 obr./min - 2 ampery 30 watów
>

Następnie wprowadzamy prędkość 5 m / s, jak widać na zrzucie ekranu, 141 obr/min śmigła, a moc na wale śmigła wynosi 124 waty, co również w przybliżeniu pokrywa się z generatorem. Prędkość generatora 150 obr./min - 8 amperów 120 watów

Przy 7 m/s śmigło zaczyna omijać generator pod względem mocy i oczywiście z niedociążeniem nabiera dużej prędkości, więc podniosłem prędkość do Z4, też okazało się, że jest to przybliżone dopasowanie pod względem mocy i prędkość z generatorem. Prędkość generatora 200 obr./min -14 amperów 270 watów

Przy 10 m / s śmigło stało się znacznie mocniejsze niż generator przy prędkości nominalnej, ponieważ wolnoobrotowe i nie może szybciej obracać generatora. Tak więc w Z4 moc śmigła wynosi 991 watów, a obroty to tylko 332 obr./min. Prędkość generatora 300 obr./min - 26 amperów 450 watów. Ale niedociążony generator pozwala śmigłu na rozkręcenie do prędkości Z5 i wyższej, podczas gdy Śruba KIJÓW spada, a co za tym idzie moc, ale jednocześnie prędkość rośnie, więc okazało się, że śruba trochę bardziej rozkręci generator, ale jednocześnie straci moc i równowaga gdzieś dojdzie.W tym przypadku dane w przybliżeniu pokrywają się z generatorem, ale śmigło wyraźnie wyprzedza generator pod względem mocy, więc przy tym wietrze czas na ochronę, przesuwając śmigło poza wiatr.

Zamontowaliśmy więc pod generatorem śrubę do rur PVC o średnicy 160mm. Muszę od razu powiedzieć, że to właśnie sześciołopatowe śmigło o takiej prędkości okazało się najbardziej odpowiednie. Możesz więc rozważyć śrubę o dowolnej średnicy i liczbie ostrzy. Tyle, że śmigło trójłopatowe o średnicy 2,3 m okazało się dla tego generatora za szybkie i nie nabrałoby rozpędu do swojego maksymalnego KIJÓW, bo generator natychmiast zacząłby go spowalniać.

Dlatego zwiększając liczbę łopat obniżyłem prędkość śmigła i zachowałem jego moc. Tak więc śmigło okazało się odpowiednie dla generatora, ale 160. rura wprowadziła swoje ograniczenia, w szczególności średnica jest zbyt duża i przy wietrze od 7m/s śmigło z cienkimi i cienkimi łopatami najprawdopodobniej dostanie trzepotać i dudnić jak startujący helikopter. Tak, a tym śmigłem usuwamy z generatora, z grubsza mówiąc, przy wietrze 10 m/s tylko 600-700 watów, ale może być dwa razy więcej, jeśli zwiększymy prędkość śmigła i nieznacznie zwiększymy jego średnicę .

Poniżej zrzut ekranu z zakładki Blade Geometry. Są to wymiary do wycięcia ostrza z rury

Zrób to sam zasady tworzenia łopat do generatora wiatrowego

Często główną trudnością jest określenie optymalnych wymiarów, ponieważ jego wydajność zależy od długości i kształtu łopat turbiny wiatrowej.

Materiały i narzędzia

Podstawą są następujące materiały:

• sklejka lub drewno w innej formie;
• arkusze z włókna szklanego;
• walcowane aluminium;
• Rury PCV, elementy do rurociągów z tworzyw sztucznych.

DIY łopaty turbin wiatrowych

Wybierz jeden rodzaj tego, co jest dostępne w postaci np. pozostałości po naprawie. Do ich późniejszej obróbki potrzebny będzie marker lub ołówek do rysowania, wyrzynarka, papier ścierny, metalowe nożyczki, piła do metalu.

Rysunki i obliczenia

Jeśli mówimy o generatorach małej mocy, których wydajność nie przekracza 50 watów, wykonuje się dla nich śrubę zgodnie z poniższą tabelą, to on jest w stanie zapewnić wysokie prędkości.

Następnie obliczane jest trójłopatowe śmigło wolnoobrotowe, które ma wysoką początkową szybkość odrywania. Ta część będzie w pełni obsługiwać szybkie generatory, których moc sięga 100 watów. Śruba działa w parze z silnikami krokowymi, niskonapięciowymi silnikami małej mocy, generatorami samochodowymi ze słabymi magnesami.

Z punktu widzenia aerodynamiki rysunek śmigła powinien wyglądać tak:

Produkcja z rur z tworzyw sztucznych

Rury kanalizacyjne z PVC są uważane za najwygodniejszy materiał, przy końcowej średnicy ślimaka do 2 m odpowiednie są elementy o średnicy do 160 mm. Materiał przyciąga łatwością obróbki, przystępnym kosztem, wszechobecnością i obfitością już opracowanych rysunków, schematów

Ważne jest, aby wybrać wysokiej jakości plastik, aby zapobiec pękaniu ostrzy.

Najwygodniejszy produkt, jakim jest rynna gładka, wystarczy ją przyciąć zgodnie z rysunkiem. Zasób nie boi się narażenia na wilgoć i jest mało wymagający w pielęgnacji, ale może stać się kruchy w temperaturach poniżej zera.

Wykonywanie ostrzy z kęsów aluminium

Takie śruby charakteryzują się trwałością i niezawodnością, są odporne na wpływy zewnętrzne i są bardzo trwałe.Należy jednak pamiętać, że w rezultacie okazują się one cięższe, w porównaniu z plastikowymi, koło w tym przypadku poddawane jest skrupulatnemu wyważaniu. Pomimo tego, że aluminium jest uważane za dość plastyczne, praca z metalem wymaga obecności wygodnych narzędzi i minimalnych umiejętności w posługiwaniu się nimi.

Forma podawania materiału może skomplikować proces, ponieważ zwykła blacha aluminiowa zamienia się w ostrza dopiero po nadaniu przedmiotom charakterystycznego profilu, w tym celu należy najpierw stworzyć specjalny szablon. Wielu początkujących projektantów najpierw zgina metal wzdłuż trzpienia, po czym przechodzi do znakowania i cięcia wykrojów.

Ostrza wykonane z kęsów aluminiowych

Pióra aluminiowe są bardzo odporne na obciążenia, nie reagują na zjawiska atmosferyczne i zmiany temperatury.

śruba z włókna szklanego

Jest preferowany przez specjalistów, ponieważ materiał jest kapryśny i trudny w obróbce. Sekwencjonowanie:

• wyciąć drewniany szablon, przetrzeć go mastyksem lub woskiem - powłoka powinna odpychać klej;
• najpierw wykonuje się połowę przedmiotu obrabianego - szablon jest posmarowany warstwą żywicy epoksydowej, na wierzchu kładzie się włókno szklane. Procedurę powtarza się szybko, aż pierwsza warstwa zdąży wyschnąć. W ten sposób obrabiany przedmiot otrzymuje wymaganą grubość;
• drugą połowę wykonaj w podobny sposób;
• gdy klej stwardnieje, obie połówki można połączyć za pomocą żywicy epoksydowej, ostrożnie zeszlifując spoiny.

Końcówka wyposażona jest w tulejkę, przez którą produkt jest połączony z piastą.

Jak zrobić ostrze z drewna?

Jest to trudne zadanie ze względu na specyficzny kształt produktu, dodatkowo wszystkie elementy robocze ślimaka powinny docelowo okazać się identyczne.Wadą rozwiązania jest również rozpoznanie potrzeby późniejszej ochrony przedmiotu obrabianego przed wilgocią, w tym celu jest on malowany, impregnowany olejem lub olejem schnącym.

Drewno nie jest pożądane jako materiał na koło wiatrowe, ponieważ jest podatne na pękanie, wypaczanie i gnicie. Ze względu na to, że szybko oddaje i wchłania wilgoć, czyli zmienia masę, wyważenie wirnika jest dowolnie regulowane, co negatywnie wpływa na wydajność konstrukcji.

Wartość projektowa obciążenia wiatrem

Standardowa wartość obciążenia wiatrem (1) wynosi:

\({w_n} = {w_m} + {w_p} = 0,1 + 0,248 = {\rm{0,348}}\) kPa. (20)

Ostateczna obliczona wartość obciążenia wiatrem, za pomocą której zostaną wyznaczone siły w odcinkach piorunochronu, oparta jest na wartości standardowej, z uwzględnieniem współczynnika niezawodności:

\(w = {w_n} \cdot {\gamma _f} = {\rm{0.348}} \cdot 1.4 = {\rm{0.487}}\) kPa. (21)

Często zadawane pytania (FAQ)

Od czego zależy parametr częstotliwości we wzorze (6)?

parametr częstotliwości zależy od schematu projektowego i warunków jego mocowania. Dla pręta, którego jeden koniec jest sztywno zamocowany, a drugi swobodny (belka wspornikowa), parametr częstotliwości wynosi 1,875 dla pierwszego trybu drgań i 4,694 dla drugiego.

Co oznaczają współczynniki \({10^6}\), \({10^{-8}}\) we wzorach (7), (10)?

współczynniki te sprowadzają wszystkie parametry do jednej jednostki miary (kg, m, Pa, N, s).

Zwrot i wydajność

Koszt samego generatora wiatrowego jest dość duży. A oprócz tego nadal będziesz musiał kupić baterie, falownik, sterownik, maszt, przewody itp. Obecnie powszechne są modele turbin wiatrowych o mocy 300 watów.Są to raczej słabe modele, które generują 300 watogodzin przy wietrze 10-12 metrów na sekundę, a przy wietrze 4-5 metrów na sekundę 30-50 watogodzin. Takie instalacje wystarczą, aby zapewnić oświetlenie LED i zasilić małą elektronikę. Nie musisz oczekiwać, że od tego generatora wiatrowego zapewnisz telewizor, mikrofalówkę, lodówkę i pełne oświetlenie. Koszt turbin wiatrowych małej mocy zaczyna się od 15-20 tysięcy rubli. Zestaw nie zawiera baterii, falownika i masztu. Kompletny zestaw kosztuje co najmniej 50 tysięcy rubli.

Kiedy zamierzasz dostarczyć prąd do domu i małej działki zależnej, będziesz potrzebować generatora wiatrowego o mocy 3-5 kilowatów. Cena takiej turbiny wiatrowej waha się w granicach 0,3-1 miliona rubli. Cena zawiera sterownik, maszt, falownik, baterie.