Větrná turbína pro soukromý dům: typy agregátů a jejich vlastnosti, pravidla výběru, výpočty návratnosti + přehled nejlepších značek

Větrné turbíny pro soukromé použití již nejsou umístěny jako technické inovace na alternativním trhu s energií. Dnes jsou větrné mlýny považovány za jednu z možných možností úspor.

Proudy vzduchu nad zemským povrchem nesou obrovské množství energie, která se nyní úspěšně používá v průmyslových větrných elektrárnách a malých větrných elektrárnách pro domácí použití.

A jelikož klíčové ukazatele pro spotřebitele pro domácnost zůstávají spolehlivé, stejně jako stabilita dodávek elektřiny, mnozí vlastníci půdy se rozhodnou pro koupi a instalaci větrného generátoru pro soukromý dům.

Obsah
  1. Konstrukční a provozní princip větrné turbíny
  2. Typy větrných elektráren
  3. Užitečnost instalace větrné turbíny
  4. Pravidla výběru zařízení
  5. Přibližné ceny a návratnost větrných turbín
  6. Přehled nejlepších značek a instalací
  7. №1 - větrné turbíny Condor Home (Rusko)
  8. Č. 2 - mini elektrárny Falcon Euro (Rusko)
  9. Č. 3 - větrné turbíny Sokol Air Vertical (Rusko)
  10. №4 - větrné turbíny Energy Wind (Rusko)
  11. Č. 5 - Větrné mlýny Altek EW (Čína)
  12. Užitečná videa k tématu

Návrh a provoz větrné turbíny

\ t

Větrné generátory jsou speciální zařízení, která mění kinetickou energii větru na elektrickou.

Jedná se o nezávislé zdroje elektřiny, které jsou dokonale vhodné pro instalaci v soukromých obydlíchmalé a střední farmy, výrobní základny.

Konstrukce standardní mini elektrárny pro použití v domácnosti zahrnuje tyto funkční prvky:

  • Aerodynamické lopatkypro zachycení větru.
  • Generátorpro výrobu střídavého proudu.
  • Regulátorpro automatické řízení větrné stanice. Umožňuje regulovat dobíjení baterie, distribuuje toky energie mezi zařízeními.
  • Skladovací zařízení . Speciální akumulátory pro akumulaci elektřiny.
  • Měničpro uvádění parametrů vyrobené energie do síťových standardů.
  • Stožárzvedá čepel do určité výšky nad úrovní terénu.
  • Stožáry jsou různé: volně stojící bez strie, pevně upevněné a otočné na striích. Ty mohou jít nahoru a dolů pro servis, stejně jako opravy a restaurátorské práce.

    Pod vlivem větrných lopatek, osázených na hřídeli generátoru, se začnou otáčet, což napomáhá k nastartování rotoru. Výsledkem je, že kinetická energie vzduchu proudí do mechanického a následně do elektrické energie. Vypadá to jako velmi zjednodušené schéma větrné energie

    .

    Energie z větrné elektrárny totiž nepřichází přímo ke spotřebiteli. Systém musí být nutně připojen ke speciálním zařízením pro převod elektrického proudu.

    V obvodu je po generátoru umístěn regulátor. Konvertujestřídavý proud v konstantní hodnotě. V této formě se elektřina akumuluje a ukládá v bateriích a poté z nich přes měnič, který převádí stejnosměrný proud na střídavý proud, se energie přivádí do soukromé elektrické sítě.

    Takový systém umožňuje vyhnout se nestabilitě napětí a rovněž hromadit energii v obdobích úplné spotřeby. A to zase umožňuje použití větrných generátorů s nižším výkonem než celkový výkon domácích elektrických spotřebičů.

    V procesu přeměny elektrického proudu na střídavě konstantní režim s proměnlivou indukovanou ztrátou energie dochází přibližně k 20%

    .

    Spolu s autonomní větrnou stanicí lze instalovat také solární moduly a generátory paliva.

    Je-li pro výrobu elektřiny použito více zařízení, je schéma doplněno o další prvek - automatický přepínač (ABP). Pro odpojení jednoho zdroje alternativní energie je nutné spustit další - zálohování.

    Jako součást moderních větrných mlýnů se používají různé konstrukce rotorů - rotujících částí. Mají své výhody a nevýhody, rozdílnou účinnost a funkčnost.

    V současné době existuje mnoho vývoje autonomních systémů, které mohou komunikovat s větry s různou rychlostí a silou.

    Druhy větrných elektráren

    Podle typu spotřebitelů se rozlišujísamostatné větrné turbínyapro přidělování sítí . První z nich provádí napájení od centrálních elektrických sítí spotřebitelů.

    Za druhé - může obsahovat několik desítek /stovek větrných mlýnů, které tvoří jednotný systém a dát energii do celé sítě.

    napájecí samosprávné celky zřídka vyšší než 75 kW, zatímco výkon síťových systémů začíná u 100 kW.

    V závislosti na provedení větrných elektráren se rozlišují:

    • vertikálníosy otáčení;
    • horizontálníosy otáčení.

    Tato zařízení se používají pro různé podmínky, ale nejčastější model s horizontální osou. Fungují jako běžné větrníky a mají podobnou strukturu. Osa rotoru se otáčí rovnoběžně s povrchem země.

    Tyto jednotky mají vysokou účinnost výkonu (40%), jednoduché nastavení výkonu a cenově výhodnější cenu, ale také vyznačují vysokou úrovní hluku a vibrací generovaných. Kromě toho by se zaměřují na směru větru.

    Pro instalaci mlýna s horizontálním rotorem vyžaduje přibližně 120 m žírných prostoru a minimální výšku 8 m

    větrné elektrárny s vertikální osou rotace mají kompaktní konstrukci, jsou méně náchylné k vlivu faktorů životního prostředí.

    V zařízení tohoto typu turbíny je kolmá vzhledem k rovině Země. Tyto struktury spustit i mírný vítr a není závislá na směru proudění vzduchu.

    Nízká úroveň generovaného šumu 30 dB) umožňujeinstalovat vertikální větrné turbíny na střechy budov

    \ t

    Existuje však také významná nevýhoda: účinnost těchto generátorů je pouze 15%. Navíc stojí více než modely s horizontální osou otáčení.

    Modely větrných turbín se navzájem liší nejen uspořádáním osy otáčení, ale také:

    • počet lopatek- jsou zde větrné mlýny se dvěma a třemi lopatkami, jsou zde i vícelistové modifikace;
    • materiály pro výrobu funkčních částí- s plachtami a tvrdými laloky;
    • šroubem- nastavitelný nebo pevný.

    Je třeba poznamenat, že rotace vícepolárních stacionárních větrných mlýnů začíná i se slabým větrem, ale pro provoz dvou a trilopatických zařízení je vyžadován silnější vítr.

    Současně každá další čepel v konstrukci vytváří větší odpor kola, což ztěžuje dosažení standardní provozní rychlosti generátoru.

    V závislosti na materiálu pro výrobu lopatek pro větrné turbíny mohou být v práci nějaké potíže. Plachtění prvky jsou snazší, takže jsou levnější.

    Pokud je však nezbytné zajistit spolehlivý provoz větrné turbíny pro autonomní zásobování elektrickou energií, je vhodnější použít konstrukce s tvrdými lopatkami z kovu nebo vyztuženého skleněného vlákna.

    Pokud jde o krok vrtule, není to tak snadné. Variabilní krok umožňuje znatelně rozšířit rozsah efektivních rychlostí do prácevětrné elektrárny a to je velké plus.

    Současně však takový mechanismus snižuje celkovou spolehlivost stacionárního zařízení a podstatně komplikuje kolo, což komplikuje provoz jednotky.

    proveditelnost instalace větrné turbíny

    \ t

    Malé větrné elektrárny jsou nyní široce využívány jako alternativní zdroje elektřiny, které umožňují skutečné úspory.

    Tato zařízení jsou obvykle instalována v chatových oblastech, v oblastech vzdálených od hlavních rozvodných sítí. Ale to není jediný důvod, proč lidé stále více preferují struktury tohoto typu.

    Vlastníci pozemků úspěšně využívají větrných elektráren k dosažení úplné autonomie a podstatných úspor energie

    .

    Ne každá zóna je však vhodná pro instalaci větrné turbíny. Aby mini-elektrárna mohla plně fungovat během doby provozu deklarované výrobcem, musí klimatické podmínky oblasti splňovat požadavky speciálního vybavení.

    Průměrná rychlost větru by neměla být nižší než 4,5-5 m /s. Pouze v tomto případě bude instalace stavby větrným mlýnem ekonomicky oprávněná.

    Pro odhad průměrné roční rychlosti větru podle regionů je třeba zobrazit zvláštní mapu větru. Přesnější informace lze získat pomocí anemometru a čtečky signálů.

    Měřicí systém musí být instalován ve vysokých nadmořských výškách, aby nedocházelo k narušení vzdálených budov a stromůvýsledků.

    Pokud se rozhodnete instalovat větrnou elektrárnu pro Vaši domácnost, měli byste také uvažovat o dostupnosti volného místa. Je třeba mít na paměti, že vítr musí být zcela volný, aby mohl „chodit“ na lopatách, dobře a bez překážek v jejich cestě, aby je dosáhl z různých stran.

    Proto je ideálním místem pro instalaci větrné turbíny vrcholy kopců , kde jsou vzduchové hmoty utěsněny vhodným zvýšením tlaku a rychlosti větru. Vhodné jsou také mořské oblasti a stepní zóna.

    Aby se dosáhlo plného účinku větrného mlýnu, musí být instalován v místě, kde nejsou žádné stromy a vysoké budovy

    .

    Jakékoli překážky v okruhu 250 m ovlivní provoz větrné turbíny. Pro dosažení maximálního výkonu je nutné nastavit osu turbíny nad úroveň překážky nejméně 4-5 m.

    Pravidla výběru zařízení

    Než si vyberete větrný generátor pro domácnost, měli byste přijít s odpovědností. Předtím musíte získat základní informace:

  • Vypočítejte jmenovité a maximální množství elektřiny pro potřeby budovy.
  • Pro určení období, kdy bude větrný mlýn nečinný, viz průměrná roční rychlost větru v oblasti bydliště.
  • Zohledněte klimatické charakteristiky oblasti. Pokud v zimním období roku dojde k silným mrazům, instalace větrné elektrárny se nebude ospravedlňovat.
  • Zjistěte intenzitu hluku způsobeného provozem větrných turbín.
  • Proveďte srovnánítechnické vlastnosti zařízení od různých výrobců.
  • Výběr funkčních prvků pro větrnou elektrárnu se provádí při jmenovité hodnotě výkonu.

    V tomto případě jsou úloha a jmenovitá rychlost větru hodnotami, ve kterých generátor větru vyrábí vypočtené množství elektrické energie.

    . ]

    Je třeba zdůraznit, že síla větrného generátoru závisí na průměru kola tvořeného lopatkami. Při nárůstu 2násobku větrné turbíny při stejné rychlosti větru se vyrobí 4krát více elektřiny.

    Důležitá je také kapacita baterií. V případě, že není vítr, měli by mít dostatek energie, aby dům mohli zajistit.

    Je lepší svěřit instalaci soukromé větrné elektrárny společnosti specializující se na provádění tohoto druhu práce. Hlavním cílem je zajistit maximální bezpečnost. Musí být zaručeno, že rozměry větrného mlýna zůstanou stabilní, a to i v případě extrémních povětrnostních podmínek

    .

    Modely s nízkou spotřebou větrných turbín s lehkým nízkým sloupem mohou být instalovány nezávisle. Centrální odpor musí být namontován na železobetonovém základu. Pro boční stabilitu konstrukce použijte 3 až 4 strie.

    Orientační ceny arekuperace větrných turbín

    Popularita větrných turbín se každým dnem zvyšuje. Je výhodné vybavit je velkými a drahými chalupami, které vyžadují spoustu elektrické energie.

    Doporučuje se instalovat větrné turbíny v osadách, kde není centralizovaná dodávka elektřiny, nebo je dodávka elektřiny vyráběna s neustálými přerušeními.

    V těchto případech budou vhodné větrné turbíny, jejichž použití má řadu výhod:

    • přeměna energie proudění vzduchu na volnou elektřinu;
    • ekologická bezpečnost větrných turbín;
    • absence surovin a odpadu při výrobě elektřiny;
    • minimální opotřebení funkčních částí;
    • dlouhý život - 25-30 let;
    • není třeba neustále sledovat provoz větrné elektrárny.
    Nevýhody zahrnují volatilitu a nepředvídatelnost větrné energie. Aby se minimalizovaly ztráty, je třeba zdroj duplikovat nebo instalovat další vyrovnávací paměť, aby se akumulovala energie. Také rotující setrvačník představuje potenciální hrozbu pro mouchy ptáků.

    Větrné elektrárny vytvářejí hluk, který lze porovnat s hlukem vozidla při jízdě rychlostí přibližně 70 km /h. Vysoká hladina hluku nejen děsí zvířata, ale i nepohodlí lidí

    Dalšívýznamnou nevýhodou větrných turbín určených pro domácnosti je vysoká cena . Tyto těžkopádné konstrukce jsou vyrobeny z drahých materiálů, které jsou součástí dodávkyregulátor, akumulátory, instalace střídače a stožár.

    Je třeba poznamenat, že domácí větrné turbíny od ruských výrobců, stejně jako vysoce kvalitní větrné elektrárny vyráběné v Číně, jsou mnohem levnější než evropské protějšky.

    Náklady na domácí větrné turbíny se svislou osou s jmenovitým výkonem do 2 kW se pohybují v rozmezí 1300-2500 $.

    Za takovou cenu však kompletní sada obsahuje pouze lopatkový generátor. Ostatní zařízení bude nutné zakoupit zvlášť. Komplexní instalace stojí více než 40-50%.

    Cena větrných elektráren pro domácí použití od 3 kW do 7 kW je mnohem vyšší. Takové generátory s příslušným vybavením budou stát kupujícího za $ 5000-12,000.

    V současné době je využívání větrných elektráren jako alternativy k centralizované elektřině z důvodu vysokých nákladů na zařízení nerentabilní

    .

    A i když dochází k přerušení dodávek elektřiny v síti, instalace větrné turbíny není vždy vhodná. Ve spojení s UPS je jednodušší a levnější instalovat systém nepřetržitého napájení z průmyslových baterií.

    Smyslem je vybudovat větrnou elektrárnu v místech, kde je přístup k centralizovaným dodávkám energie zcela chybí.Doba návratnosti je v tomto případě 25 let .

    Přehled nejlepších značek a instalací

    \ t

    V ruském trhu jsou větrné generátory reprezentovány jako spolehlivé a relativně levné zařízení domácích značek a liší se funkčností modelu.větrných mlýnů od zahraničních výrobců.

    Chcete-li určit volbu domácí instalace, musíte porovnat vlastnosti různých jednotek.

    Č. 1 - Větrné turbíny Condor Home (Rusko)

    Série větrných turbín pro použití v domácnostech zahrnuje zařízení o výkonu 0,5-5 kW. Mohou sloužit jako hlavní zdroj elektřiny nebo další.

    Domácí stanice Condor jsou uzpůsobeny pro použití v podmínkách s nízkou teplotou, které mohou produkovat energii i při slabém větru.

    V závislosti na modelu je skříň generátoru vyrobena z plastu nebo litého hliníku, čepelí - ze skleněných vláken. K dispozici je účinný dvojitý brzdový systém. Součást stožáru na strích má výšku 8-12 m

    .

    Instalace těchto jednotek vyžaduje pilotový nebo betonový základ.

    Domácí větrné generátory Condor - kompletní produkty, které nepotřebují speciální znalosti nebo technické dovednosti. Zařízení jsou určena pro elektrifikaci jako samostatné budovy, stejně jako malá sídla ve větrných elektrárnách

    .

    Základní vybavení zahrnuje stožár a protahování, generátor, rotor a lopatky, regulátor nabíjení, upevňovací prvky.

    Č. 2 - mini elektrárny Falcon Euro (Rusko)

    Jsou to technicky vyspělé vertikální axiální větrné generátory s výkonem 1-15 kW. Použitelné pro hlavní /pohotovostní spotřebiče mimo elektrické vedení.

    Lze použít jako součást komplexu se solárními panely a generátorem paliva.

    Větrné mlýny jsou vybaveny výkonnými neodymovými magnety. Počáteční rychlost větru pro startování jednotky je 1,5 m /s, jmenovitá rychlost je 11 m /s.

    Instalovaná aerodynamická brzda pomáhá omezit rychlost kola. Požadovaná životnost od výrobce je 20 let, tovární záruka na mini-elektrárnu je 36 měsíců.

    Větrné turbíny Falcon Euro se vyznačují svou spolehlivostí v provozu a odolností v provozu. Pomocí zařízení v této sérii lze snadno řešit problémy s napájením lokálních i ostrovních objektů

    .

    V základní sadě instalace obsahuje Falcon Euro několik funkčních prvků: větrné kolo, generátor a regulátor, sloup, detaily vložek. Instalace střídače a dobíjecí baterie jsou individuálně vybrány.

    №3 - větrné turbíny Sokol Air Vertical (Rusko)

    Malé větrné elektrárny této značky mohou poskytovat elektřinu a malé chaty a střední podniky. Pro použití v domácnostech vyrobené přístroje SAV o výkonu 0,5-15 kW.

    Vyznačují se vysokou účinností při slabých větrech, pracují nepřetržitě při nízkých a vysokých teplotách v rozsahu od -50 ° C do +50 ° C, liší se nízkou hladinou vytvořeného hluku a odolností vůči vnějším vlivům.

    Generování jednotek Sokol Air Vertical nezávisí na směru větru. Vertikální axiální instalace pracují automaticky bez obsluhy.

    Konstrukce zajišťuje elektromagnetické a elektromagnetické poleaerodynamický brzdový systém pro omezení rychlosti větru.

    Lopaty vyrobené z vyztuženého polyesteru nebo leteckého hliníku (v závislosti na modelu) mají samořezný profil. Generátor - multipólová trojfázová s excitací z permanentních magnetů.

    Sokol Air Vertikální větrné turbíny produkují jmenovitý výkon při 7-8 m /s, což umožňuje jejich použití v regionech s nízkou průměrnou roční rychlostí větru

    Základní vybavení větrné elektrárny zahrnuje: větrnou energii s řadičem baterií, stožár s napínacími značkami, montážní sadu. Střídač a baterie jsou vybírány podle technických požadavků zvlášť.

    №4 - větrné turbíny Energy Wind (Rusko)

    Kupující mají k dispozici jedno- a trojnásobné modely výrobků univerzálního použití s ​​kapacitou 1-10 kW. Tyto větrné mlýny jsou skvělé pro stavební projekty na dodávku elektřiny soukromým domům a chatám.

    Základem elektrárny Energy Wind jsou silné lopatky z vyztuženého skleněného vlákna, malované aea a spolehlivý systém vývodu vzduchu. Tyto jednotky s horizontální osou rotace pracují stabilně při teplotách od -40 do +40 stupňů ve stupních Celsia.

    Minimální pracovní rychlost větru je 2 m /s, s některými polohami ostří - 3 m /s, výška stěžně - 8-20 m. Průměrná životnost rostlin ruské značky je 25 let, oficiální záruka od výrobce - 3 roky.

    Generátory větrné energie nevyžadují stálou péčinebo údržby, která usnadňuje rychlou reinvestici investovaných finančních aktiv

    Kompletní sada základního vybavení obsahuje elektrický generátor na permanentních magnetech s uzlem pro připojení ke stožáru a otočným mechanismem, čepel, sadu upevňovacích prvků pro montáž větrné turbíny.

    Stožár, jakož i regulátor, střídač a akumulátory pro akumulaci elektřiny je třeba zakoupit samostatně.

    č. 5 - větrné mlýny Altek EW (Čína)

    Typ větrné turbíny - s horizontální osou otáčení. Zařízení s jmenovitým výkonem 1 kW až 10 kW jsou ideální pro řešení úkolů elektrického napájení venkovských domů a chalup.

    Altek EW navíjecí štít je vyroben ze slitiny hliníku, což značně zjednodušuje konstrukci. Funkční kovové části generátoru jsou potaženy silikonem pro tepelnou stabilitu.

    Lopaty jsou vyrobeny z vláknitého plastu. Počáteční rychlost větru pro startování domácích jednotek čínské značky je 2,5 m /s, jmenovitá rychlost je 12 m /s.

    Větrné turbíny Altek EW - jedno z nejdostupnějších zařízení pro výrobu elektřiny, které jsou prezentovány na moderním trhu alternativní energie

    Kotouč, generátor a regulátor jsou součástí základní konfigurace. Další funkční prvky pro větrný mlýn je třeba zakoupit.

    Užitečná videa na téma

    Vyhlídky na využívání větrných elektráren:

    Princip fungování moderních větrných turbín. Jak se energie větru mění na elektřinu:

    Využívání větrných turbín vyžaduje i dnes neustálý rozvoj. Perspektivy a dlouhodobé vyhlídky tohoto alternativního způsobu výroby elektřiny jsou slibné.

    Některá opatření jsou však vyžadována jak výrobci zařízení, tak správami sídel.

    Instalace malých větrných elektráren pro soukromé domácnosti neřeší úplně problém s dodávkami energie v regionech. Ale pro jednotlivé majitele stránek se tato možnost může stát cestou z pozice.