Generator wiatrowy do prywatnego domu - urządzenie, zasada działania, odmiany, domowy wiatrak, zasady doboru, instalacja
Przy coraz większej gęstości i zasięgu sieci transmisyjnych jakość i stabilność nie poprawiają się, a ceny z każdym sezonem są coraz wyższe. Jednym z najlepszych alternatywnych źródeł energii elektrycznej jest obecnie autonomiczny generator wiatrowy dla prywatnego domu. Przeanalizujmy, czym jest to urządzenie, z jakich części składa się, jak działa, jakie ma zalety i wady, jakie są wymagania prawne dotyczące jego instalacji, jakie istnieją odmiany i jakie są zasady jego doboru, rozmieszczenia i instalacji.
Generator wiatrowy: urządzenie, zasada działania, zalety i wady
Jeśli w okolicy zamieszkania występują stałe wiatry, zaleca się zakup i instalację generatora wiatrowego. Jednak przed jego nabyciem konieczne jest zrozumienie jego struktury, zasady działania oraz głównych zalet i wad. Przeanalizujmy te aspekty bardziej szczegółowo.
Główne składniki
Urządzenie generatora wiatrowego opiera się na zamianie siły kinetycznej obciążenia wiatrem na energię mechaniczną, a następnie jej zamianie na energię elektryczną. Aby zrealizować sekwencyjne działanie tego łańcucha przejściowego, urządzenie jest wyposażone w następujące jednostki główne:
- Śmigło łopatkowe. Liczba ostrzy może się znacznie różnić w zależności od modelu, od dwóch lub trzech do dziesięciu lub więcej.
- Wirnik. Element turbiny obracający się pod działaniem łopatek.
- Reduktor. Przekazuje i reguluje prędkość obrotową z wirnika do generatora.
- Generator. Siła mechaniczna zamieniana jest na energię elektryczną.
- Falownik jest konwerterem prądu z AC na DC.
- Bateria akumulatora. Magazynuje energię elektryczną w przypadku wyłączenia i ekonomicznej pracy generatora wiatrowego, a także przestoju w przypadku ciszy.
- Ochronny pokrowiec. Chroni sprzęt przed różnego rodzaju czynnikami zewnętrznymi.
- Komponenty aero. Skrzydła, ogon - dla lepszego łapania i dostosowywania śmigła do kierunku wiatru.
Notatka! Współcześni producenci produkują domowe generatory wiatrowe, które nie wymagają silnego przepływu wiatru. Są w stanie wydajnie funkcjonować przy sile wiatru zaledwie 4 m/s.
Zasada działania
Mechanizm działania turbiny wiatrowej jest bezpośrednio związany z cechami jej konstrukcji - śmigło i trzon są zamontowane na tej samej osi z punktem przeciwwagi w miejscu mocowania do masztu pionowego. Akcja odbywa się według następującego algorytmu:
- Śmigło i trzpień zamontowane na tej samej osi wychwytują przepływy wiatru i przenoszą je na łopaty.
- Zaczynając się obracać, łopatki przekazują moment ruchu na turbinę generatora.
- Obrót wirnika prowadzi do powstania indukcyjnego pola magnetycznego i powstania przemiennego prądu elektrycznego.
- Ponadto, przechodząc przez falownik, napięcie zmienia charakterystykę zmienną na stałą.
- Prąd zasila baterię, która z kolei dystrybuuje energię do energii elektrycznej w domu.
Przydatna informacja! Generator wiatrowy może pełnić rolę zarówno głównego, jak i dodatkowego źródła energii elektrycznej. W pierwszym przypadku przewód z urządzenia zasila niektóre urządzenia w celu zaoszczędzenia lub uzupełnienia braku zasilania sieci głównej i jest używany w przypadku awaryjnego wyłączenia tej ostatniej. W drugim przypadku może być niezależnym źródłem lub częścią autonomicznego systemu, w tym turbin wodnych, paneli słonecznych itp. ekwipunek.
Zalety i wady
Autonomiczna farma wiatrowa dla prywatnego domu ma następujące zalety:
- Urządzenie działa kosztem praktycznie niewyczerpanego i odnawialnego rodzaju zasobu energii.
- Znaczne koszty wiążą się tylko z zakupem, dostawą, instalacją i podłączeniem. Koszty utrzymania są praktycznie wydawane. Dlatego w wiatrak wymagana jest jednorazowa inwestycja, która szybko zwraca się w późniejszym użytkowaniu.
- Powstały rodzaj energii oraz używane do tego celu urządzenia są całkowicie przyjazne dla środowiska.
- Generatory są przystosowane do wszystkich stref klimatycznych i są chronione przed negatywnymi czynnikami atmosferycznymi.
- Sprzęt nie wymaga ustawień, regulacji i modyfikacji podczas pracy.
Wady generatorów wiatrowych obejmują:
- Zależność wydajności od obecności wiatru.
- To urządzenie generuje zakłócenia elektromagnetyczne podczas pracy, które mogą niekorzystnie wpływać na telewizję, radio, Internet i komunikację.
- W przypadku ekstremalnych zjawisk pogodowych istnieje ryzyko uszkodzenia sprzętu.
- Wymagane jest obowiązkowe uziemienie - w celu ochrony urządzenia i konstrukcji lub budynku, na którym jest zainstalowane, przed uderzeniami piorunów.
- Nieprawidłowa instalacja, naruszenie instrukcji lub działanie wadliwej instancji może prowadzić do hałasu.
Rada! Aby określić, czy opłacalne będzie zainstalowanie farmy wiatrowej do generowania prądu, należy wziąć pod uwagę szereg czynników – opcję zasilania z udziałem urządzenia, różnorodność dostępnych modeli, ich charakterystykę, wydajność i koszt.
Wymogi prawne
Aby generator wiatrowy zainstalowany w prywatnym domu lub na sąsiednim terenie był zgodny z ramami prawnymi, musi spełniać następujący zestaw wymagań:
- Moc nie przekracza 5 kW. Sprzęt z tym wskaźnikiem odnosi się do urządzeń gospodarstwa domowego, które nie wymagają kontroli przez instytucje nadzoru energetycznego.
- Brak ograniczeń komunalno-terytorialnych i technicznych na zajmowanym terenie. Niektóre terytoria prywatne mogą znajdować się w specjalnie chronionych, rzadkich obiektach przyrodniczych i innych obiektach o innym statusie, w których umieszczanie określonych środków technicznych jest zabronione.
- Koordynacja z sąsiadami (zakłócenia, hałas, cień itp.). Wszelkiego rodzaju zakłócenia powstające w instalacji mogą powodować reklamacje nie tylko ze strony sąsiadów, ale także wielu zlokalizowanych przedsiębiorstw, centrów transmisji.
- Wysokość masztu w celu spełnienia wymagań lokalnych i federalnych. Wysokość masztu zwykle nie przekracza 15 metrów, ale mogą być wyjątki. Dlatego przed zbudowaniem wysokiej konstrukcji należy upewnić się, że spełnia ona wszystkie niezbędne wymagania - brak linii energetycznych, z dala od pasa startowego itp.
- Brak ingerencji w gatunki rodzime i wędrowne. Ptaki często wpadają w ostrza elektrowni. Dlatego wybór miejsca montażu masztu ze śmigłem powinien wykluczyć znane wcześniej sposoby ich lotu.
Rekomendacje! Aby wykluczyć wszelkie możliwe prezentacje od sąsiadów lub organów regulacyjnych, najlepiej z wyprzedzeniem zebrać cały niezbędny pakiet dokumentów, dowodów rejestracyjnych i zaświadczeń potwierdzających, że wiatrak do prywatnego domu jest bezpieczny i nieszkodliwy. Ponadto lepiej jest zainstalować model fabryczny w pełnej zgodności z parametrami zalecanymi w dokumentacji technicznej.
Odmiany
Aby wybrać odpowiedni generator wiatrowy, należy najpierw wziąć pod uwagę jego parametry techniczne. Nowoczesne modele różnią się następującą liczbą funkcji:
- Liczba łopat śmigła. Duża ilość elementów śrubowych komplikuje konstrukcję. Jednak im więcej ostrzy, tym mniejsza prędkość wiatru jest potrzebna do uruchomienia mechanizmu.
- rodzaj materiału ostrza. Modele ze sztywnymi śmigłami są mocniejsze i trwalsze, ale też znacznie droższe od odpowiedników żaglowych.
- Lokalizacja prowadnicy obrotu. Są podzielone na pionowe i poziome. Te pierwsze są mocniejsze i bardziej czułe, te drugie mają lepsze osiągi.
- Możliwość zmiany charakterystyki kroku. Różnią się one w modelach o zmiennym i niezmienionym skoku. Produkty o zmiennych parametrach kroku pozwalają na zwiększenie szybkości, a co za tym idzie wydajności. Są jednak bardziej złożone, nieporęczne i drogie.
Dobrze wiedzieć! Modele fabryczne dostępne dziś w ogólnej sprzedaży są dość drogie. Dlatego często ci, którzy chcą zainstalować taką autonomiczną elektrownię, mają pytanie, jak zrobić generator wiatrowy. Domowe analogi są często wykonane z generatorów samochodowych połączonych zgodnie ze schematem z podobną 12-woltową baterią.
Przydatne wideo
Kryteria wyboru
Wybierając generator wiatrowy, oprócz parametrów technicznych, konieczne jest również prawidłowe ustawienie wymaganej mocy. Określa go taki parametr jak średnica wirnika, który można obliczyć za pomocą następującego wzoru:
E rok u003d 1,64 * D 2 * O 3
E rok - całkowita energia elektryczna zużywana przez urządzenia gospodarstwa domowego rocznie, kW,
D to średnica wirnika podana w metrach,
O to średnia roczna wartość prędkości wiatru, m/s.
Podstawiając do tej postaci znane parametry, można obliczyć, jaką średnicę wirnika należy wyposażyć w farmę wiatrową dla domu w konkretnym przypadku.
Zasady umieszczania
Podczas instalacji urządzenia należy wziąć pod uwagę następującą liczbę wymagań:
- W pobliżu generatora nie powinno być żadnych konstrukcji, krzaków, drzew i innych przeszkód utrudniających swobodny przepływ wiatru.
- Aby hałas i zakłócenia pochodzące z pracy nie miały negatywnego wpływu na innych, lepiej ustawić wiatraki do domu co najmniej 30 metrów od domu.
- Aby uniknąć osłabienia przepływów wiatru, lepiej zamontować mechanizm 2-3 metry nad otaczającymi przeszkodami, nawet jeśli znajdują się one w odległości do 200 metrów.
Przydatne wideo
Należy zauważyć, że nawet przy przestrzeganiu wszystkich zasad instalacji, nie ma gwarancji trwałego wyniku wytwarzania energii elektrycznej. Ponieważ wskaźnik zależy bezpośrednio od obciążenia wiatrem, które nigdy nie jest stabilne.
Funkcje instalacji
Wiatrak wyprodukowany przemysłowo lub domowy musi być zainstalowany z następującymi minimalnymi wymaganiami:
- Lepiej wybrać miejsce instalacji na wzgórzu, z dala od przeszkód, urządzenie powinno znajdować się na wysokości co najmniej 10 metrów od ziemi.
- Maszt musi mieć solidną podstawę – najlepiej beton.
- Nad wiatrakiem konieczne jest umieszczenie małego daszka chroniącego przed opadami atmosferycznymi.
- Jeśli wymagana jest wymiana, naprawa lub konserwacja, składana konstrukcja masztu ułatwi dostęp do sprzętu.
Uwaga! Decydując się na wykonanie wiatraka, aby był trwały i bezpretensjonalny w utrzymaniu należy zwrócić uwagę na ilość faz generowanych przez urządzenie. Tak więc modele trójfazowe w porównaniu z odpowiednikami jednofazowymi nie buczą, nie wibrują i charakteryzują się lepszą żywotnością.
Przydatne wideo
Podsumowanie
Generator wiatrowy do domu to jedno z najlepszych alternatywnych źródeł energii elektrycznej. Zasada jego działania opiera się na zamianie energii kinetycznej wiatru na energię mechaniczną, a następnie za pomocą wirnika na energię elektryczną. Wśród jego głównych zalet są:
- Praca kosztem niewyczerpanego źródła energii – wiatru.
- Koszty związane są tylko z zakupem i montażem, sprzęt jest trwały i nie wymaga dużej konserwacji.
- Możliwość dostosowania do każdego klimatu.
- Przyjazny dla środowiska rodzaj zasobu energetycznego.
Wady to - zależność od siły wiatru, ingerencja, możliwość zniszczenia podczas spontanicznych manifestacji pogodowych. Instalacja generatora wiatrowego musi być zgodna z wymogami prawa - moc, wysokość, ograniczenia, koordynacja z sąsiadami i brak szkód biologicznych. Modele różnią się parametrami technicznymi – liczbą łopatek, rodzajem ich materiału, kierunkiem osi obrotu oraz zmiennością skoku. Przy wyborze należy wziąć pod uwagę średnicę wirnika, która określa moc. Instalacja urządzenia musi być zgodna z zasadami umieszczania i praktycznymi zaleceniami.
