Вітрогенератор для приватного будинку – пристрій, принцип роботи, різновиди, саморобний вітряк, правила вибору, монтаж
З дедалі більшою щільністю і територією охоплення мереж електропередач якість і стабільність не стає кращою, та й ціни з кожним сезоном стають лише вищими. Одним із найкращих на сьогодні альтернативних джерел електроенергії є автономний вітрогенератор для приватного будинку. Розберемо, що являє собою даний пристрій, з яких частин воно складається, як працює, які плюси і мінуси має, які законні вимоги до його встановлення, які різновиди існують, а також які правила його вибору, розміщення та установки.
Вітрогенератор: пристрій, принцип роботи, плюси та мінуси
За наявності у місцевості проживання постійних вітрів покупка та встановлення вітрогенератора цілком доцільна. Однак перш ніж купувати його, необхідно зрозуміти його пристрій, принцип дії та основні переваги та недоліки. Розберемо ці аспекти детальніше.
Головні компоненти
Пристрій вітрогенератора базується на перетворенні кінетичної сили вітрового навантаження на механічну енергії з подальшим перетворенням її на електроенергію. Для здійснення послідовних впливу даного перехідного ланцюжка прилад оснащується такими основними вузлами:
- Лопатевий пропелер. Кількість лопат може варіюватися в широкому діапазоні від моделі до моделі - від двох і трьох до десяти і більше.
- Ротор. Елемент турбіни, що обертається під дією лопатей.
- Редуктор. Передає та регулює частоту обертання від ротора до генератора.
- Генератор. Перетворюється механічну силу на електроенергію.
- Інвертор - перетворювач струму змінного значення в постійне.
- Акумуляторна батарея. Запасає електроенергію на випадок відключення та економної роботи вітрогенератора, а також простою у разі безвітря.
- Захисний корпус. Захищає обладнання від різноманітних зовнішніх факторів.
- Аеро-компоненти. Крила, хвіст – для кращого уловлювання та підстроювання пропелера під вітровий потік.
Зверніть увагу! Сучасні виробники випускають домашні вітрові генератори, які не потребують сильного вітрового потоку. Вони здатні продуктивно функціонувати при силі вітру лише 4 м/сек.
Принцип дії
Механізм роботи вітрогенератора безпосередньо пов'язаний з особливостями його конструкції - на одній осі встановлені пропелер і хвостовик з точкою противаги, що припадає на місце кріплення вертикальної щогли. Дія відбувається за наступним алгоритмом:
- Встановлені однією осі пропелер і хвостовик вловлюють потоки вітру і передають лопатям.
- Починаючи обертатися, лопаті передають момент руху генераторної турбіні.
- Обертання ротора призводить до утворення індукційного магнітного поля та утворення змінного електричного струму.
- Далі, проходячи через інвертор, напруга змінює змінні характеристики на постійні.
- Струм живить АКБ, яка у свою чергу розподіляє енергію на споживчі потужності в будинку.
Корисна інформація! Вітрогенератор може відігравати роль як основного, так і додаткового джерела електроенергії. У першому випадку жила від приладу живить частину будь-яких приладів для економії або поповнення нестачі потужності основної мережі та використовується на випадок аварійного відключення останньої. У другому випадку він може бути самостійним джерелом або входити до складу автономної системи, що включає гідротурбіни, сонячні батареї та ін. обладнання.
Достоїнства і недоліки
Автономна вітряна електростанція для приватного будинку має наступний ряд плюсів:
- Прилад працює за рахунок фактично невичерпного та поновлюваного виду енергетичного ресурсу.
- Суттєві витрати пов'язані тільки з покупкою, доставкою, встановленням та підключенням. На обслуговування кошти практично витрачаються. Тому на вітряк потрібні одноразові вкладення коштів, які швидко окупаються у подальшому застосуванні.
- Отриманий вид енергії і техніка, що застосовується для цієї мети, повністю екологічно безпечні.
- Генератори пристосовані до всіх кліматичних зон та захищені від негативних погодних факторів.
- Устаткування не потребує налаштувань, регулювань та доопрацювань під час експлуатації.
До недоліків вітрогенераторів належать:
- Залежність продуктивності наявності вітру.
- У ході роботи обладнання створює електромагнітні перешкоди, що може негативно позначитися на ТБ, радіо, інтернеті та зв'язку.
- При надзвичайних кліматичних проявах існує ризик пошкодження техніки.
- Потрібне обов'язкове заземлення – для захисту приладу та конструкції чи будівлі, на якій він встановлений, від ударів блискавки.
- Неправильний монтаж, порушення інструкції або експлуатація несправного екземпляра може призвести до шуму.
Порада! Щоб визначити, чи буде вигідна установка вітрової станції з вироблення струму, необхідно врахувати низку факторів – варіант енергопостачання за участю приладу, різноманітність доступних моделей, їх характеристики, продуктивність та вартість.
Законні вимоги
Щоб вітровий генератор, встановлений на приватному будинку або прилеглій території, узгоджувався із законодавчою базою, він повинен відповідати наступним рядом вимог:
- Потужність не вища за 5 кВт. Обладнання з таким показником відноситься до побутових пристроїв, які не потребують контролю з боку енергонаглядових установ.
- Відсутність муніципально-територіальних та технічних обмежень на площі. Деякі приватні території можуть перебувати всередині особливо охоронюваних, рідкісних природних та іншого статусу об'єктів, усередині яких заборонено розміщення тих чи інших технічних засобів.
- Погодження з сусідами (перешкоди, шум, тінь, що падає, і т. д.). Усі види перешкод, що виникають від встановлення, можуть стати причиною скарги не тільки сусідів, а й поряд розміщених підприємств, що передають центри.
- Висота щогли, що відповідає місцевим та федеральним вимогам. Висота щогли не перевищує зазвичай 15 метрів, але можуть бути винятки. Тому перш ніж споруджувати високу конструкцію, потрібно переконатися, що вона відповідає всім необхідним вимогам – відсутність ЛЕП, далеко від аеропосадкової лінії тощо.
- Відсутність перешкод для місцевих та мігруючих біологічних видів. Птахи часто потрапляють у лопаті енергетичних установок. Тому вибір місця встановлення щогли з пропелером повинен виключати заздалегідь відомі шляхи їхнього перельоту.
Рекомендація! Щоб виключити всі можливі пред'явлення з боку сусідів чи контролюючих органів, краще заздалегідь зібрати весь необхідний пакет документів, техпаспортів та сертифікатів, що підтверджують, що вітряк для приватного будинку безпечний та нешкідливий. Крім того, заводську модель краще встановлювати у повній відповідності до рекомендованих у технічній документації параметрів.
різновиди
Для того, щоб правильно підібрати вітряний генератор, необхідно насамперед врахувати його технічні параметри. Сучасні моделі розрізняються за наступним рядом ознак:
- Кількість лопатей пропелера. Багато елементів гвинта ускладнює конструкцію. Проте що більше лопатей, то менша швидкість вітру потрібна запуску механізму.
- Тип матеріалу лопатей. Моделі з жорсткими пропелерами міцніші і довговічніші, але й значно дорожчі за вітрильні аналоги.
- Розташування напрямної обертання. Поділяються на вертикальні та горизонтальні. Перші міцніші та чутливіші, другі – відрізняються кращою продуктивністю.
- Можливості зміни крокових показників. Розрізняються на моделі зі змінним та незмінним кроком. Вироби зі змінними кроковими параметрами дозволяють збільшувати швидкість, отже, і продуктивність. Однак вони більш складні, громіздкі та дорогі.
Корисно знати! Доступні сьогодні у широкому продажу заводські моделі досить дорогі. Тому нерідко у охочих встановити подібну автономну електростанцію виникає питання, як зробити вітрогенератор. Саморобні аналоги нерідко виготовляють із автомобільних генераторів, що з'єднуються за схемою з аналогічним АКБ на 12 вольт.
Корисне відео
Критерії вибору
При виборі вітрогенератора, крім технічних характеристик, необхідно також правильно встановити необхідну потужність. Задається вона таким параметром, як діаметр ротора, розрахувати який можна за такою формулою:
Е рік = 1,64 * Д 2 * Про 3
Е рік – сумарна електроенергія, що споживаються приладами будинку за рік, кВт,
Д - діаметр ротора, що позначається в метрах,
О – середньорічне значення швидкості вітру, метр/сек.
Підставляючи відомі параметри у цю форму, можна розрахувати, якого діаметра ротором має бути оснащена вітряна електростанція для будинку у конкретному випадку.
Правила розміщення
При монтажі пристрою необхідно врахувати наступний ряд вимог:
- Поблизу генератора не повинно розташовуватись споруд, кущів, дерев та інших перешкод на шляху вільного проходження вітрових потоків.
- Щоб шум і перешкоди від роботи не чинили негативного впливу на оточуючих, вітряки для будинку краще мати мінімум на 30 метрів далеко від житла.
- Щоб уникнути ослаблення вітрових потоків, встановлювати механізм краще на 2-3 метри вище навколишніх перешкод, навіть якщо вони знаходяться на відстані до 200 метрів.
Корисне відео
Слід врахувати, що навіть при дотриманні всіх правил встановлення гарантій постійного результату вироблення електроенергії бути не може. Так як показник безпосередньо залежить від вітрового навантаження, яке ніколи не буває стабільним.
Особливості встановлення
Промислово виготовлений або саморобний вітряк необхідно встановлювати з дотриманням наступного мінімуму вимог:
- Місце установки краще підбирати на височини, далеко від перешкод, прилад розташовувати на висоті не менше 10 метрів від поверхні землі.
- Щогла повинна мати надійну основу – найкраще бетонну.
- Над вітряком необхідно розташувати невеликий навіс для захисту від опадів.
- За необхідності заміни, ремонту чи обслуговування полегшити доступ до обладнання дозволить доладна конструкція щогли.
На замітку! При вирішенні питання, як зробити вітряк, щоб він відрізнявся довговічністю та невибагливістю в обслуговуванні, необхідно приділити увагу кількості фаз, що генеруються пристроєм. Так, трифазні моделі в порівнянні з однофазними аналогами не гудуть, не вібрують і характеризуються найкращим терміном служби.
Корисне відео
Висновок
Вітряний генератор для будинку є одним із найкращих альтернативних джерел електроенергії. Принцип його дії - основа на перетворенні кінетичної енергії вітру в механічну, а потім за допомогою ротора - в електричну. Серед головних його плюсів виділяються:
- Робота за рахунок невичерпного джерела енергії вітру.
- Витрати пов'язані тільки з покупкою та встановленням, обладнання довговічне і не потребує особливого обслуговування.
- Пристосованість для будь-якого клімату.
- Екологічно чистий тип енергоресурсу.
До недоліків відносяться залежність від сили вітру, перешкоди, можливість руйнування при стихійних погодних проявах. Установка вітряного генератора повинна відповідати вимогам закону - потужності, висоті, обмеження, узгодження з сусідами та відсутності біологічної шкоди. Моделі розрізняються за технічними параметрами - кількістю лопатей, типу їх матеріалу, напрямку осі обертання та мінливості кроку. При виборі слід враховувати діаметр ротора, що визначає потужність. Монтаж приладу повинен відповідати правилам розміщення та практичним рекомендаціям.
