Sve o vjetroturbinama

Za poboljšanje životnih uvjeta čovječanstvo koristi vodu i razne minerale. U posljednje vrijeme popularni su alternativni izvori energije, posebice energija vjetra. Zahvaljujući potonjem, ljudi su naučili primati opskrbu energijom za domaće i industrijske potrebe.

Zbog činjenice da se potrebe za energetskim resursima svakodnevno povećavaju, a zalihe uobičajenih energenata smanjuju, korištenje alternativnih izvora energije svakim danom postaje sve aktualnije. Nedavno su znanstvenici i inženjeri dizajna stvarali nove modele vjetroturbina. Korištenje najnovijih tehnologija poboljšava kvalitetne karakteristike jedinica i smanjuje broj negativnih aspekata u strukturama.

Vjetrogenerator je vrsta tehničkog uređaja koji pretvara kinetičku energiju vjetra u električnu energiju.

Vjetrogeneratori se koriste na različitim mjestima, obično otvorenim područjima, gdje je potencijal vjetra najveći. Stanice alternativnih izvora energije postavljaju se u planinama, u plitkim vodama, otocima i poljima. Moderne instalacije mogu proizvesti električnu energiju čak i uz malu snagu vjetra. Zbog ove mogućnosti vjetrogeneratori se koriste za opskrbu električnom energijom objekata različitih kapaciteta.

• Stacionarni vjetroelektrana može osigurati struju privatnoj kući ili malom industrijskom objektu. Tijekom izostanka vjetra, rezerva energije će se akumulirati, a zatim koristiti iz baterije.

• Vjetroturbine srednje snage može se koristiti na farmama ili u kućama koje su udaljene od sustava grijanja. U ovom slučaju, ovaj izvor električne energije može se koristiti za grijanje prostora.

Vjetrogenerator se napaja energijom vjetra. Dizajn ovog uređaja trebao bi uključivati ​​sljedeće elemente:

• lopatice turbine ili propeler;
• turbina;
• električni generator;
• os električnog generatora;
• pretvarač, čija je funkcija pretvaranje izmjenične struje u istosmjernu;
• mehanizam koji rotira oštrice;
• mehanizam koji rotira turbinu;
• baterija;
• jarbol;
• regulator rotacijskog pokreta;
• amortizer;
• senzor vjetra;
• drška mjerača vjetra;
• gondola i drugi elementi.

Industrijske jedinice imaju ormar za napajanje, zaštitu od groma, mehanizam za ljuljanje, pouzdan temelj, uređaj za gašenje požara, telekomunikacije.

Vjetrogenerator se smatra uređajem koji pretvara energiju vjetra u električnu. Prethodnici modernih jedinica su mlinovi koji proizvode brašno iz žitarica. Međutim, dijagram povezivanja i princip rada generatora praktički se nisu promijenili.

1. Zahvaljujući sili vjetra, lopatice se počinju okretati, čiji se moment prenosi na osovinu generatora.
2. Rotacija rotora stvara trofaznu izmjeničnu struju.
3. Preko kontrolera se na bateriju šalje izmjenična struja. Baterija je neophodna kako bi se stvorio stabilan rad vjetrogeneratora. Ako je vjetar prisutan, jedinica puni bateriju.
4. Za zaštitu od uragana u sustavu za proizvodnju energije vjetra, postoje elementi za preusmjeravanje kotača vjetra od vjetra. To se događa preklapanjem repa ili kočenjem kotača pomoću električne kočnice.
5. Da biste napunili bateriju, morat ćete instalirati kontroler. Funkcije potonjeg uključuju praćenje punjenja baterije kako bi se spriječio njezin kvar. Ako je potrebno, ovaj uređaj može ispustiti višak energije na balast.
6. Baterije imaju konstantan niski napon, ali bi do potrošača trebao doći sa snagom od 220 volti. Iz tog razloga se invertori ugrađuju u vjetrogeneratore. Potonji su sposobni pretvoriti izmjeničnu struju u istosmjernu, povećavajući svoj indikator snage na 220 volti. Ako pretvarač nije instaliran, bit će potrebno koristiti samo one uređaje koji su ocijenjeni za niski napon.
7. Transformirana struja šalje se potrošaču za napajanje baterija za grijanje, rasvjete prostorije i kućanskih aparata.

Klasifikacija vjetroelektrana temelji se na sljedećim kriterijima.

1. Broj oštrica. Trenutno u prodaji možete pronaći vjetrenjaču s jednom oštricom, niskim lopaticama i više lopatica. Što manje lopatica generator ima, to će biti veća brzina njegovog motora.
2. Indikator nazivne snage. Stanice za kućanstvo proizvode do 15 kW, poluindustrijske - do 100, a industrijske - više od 100 kW.
3. Smjer osi. Vjetroturbine mogu biti vertikalne i horizontalne, svaka vrsta ima svoje prednosti i nedostatke.

Oni koji žele nabaviti alternativni izvor energije mogu kupiti vjetrogenerator s rotorom, kinetički, vorteks, jedro, mobilni.

Postoji i klasifikacija vjetrogeneratora prema njihovoj lokaciji. Danas postoje 3 vrste jedinica.

1. Zemaljski. Takve se vjetrenjače smatraju najčešćim, postavljaju se na brežuljke, uzvišenja, unaprijed pripremljena mjesta. Ugradnja takvih instalacija provodi se pomoću skupe opreme, budući da se konstrukcijski elementi moraju učvrstiti na visokoj visini.
2. Obalne postaje grade se u obalnom dijelu mora i oceana. Na rad generatora utječe morski povjetarac, zbog čega rotacijski uređaj proizvodi energiju 24 sata dnevno.
3. Offshore. Vjetrogeneratori ovog tipa postavljaju se na moru, obično na udaljenosti od oko 10 metara od obale. Takvi uređaji generiraju energiju iz običnog vjetra na moru. Nakon toga, energija ide na obalu kroz poseban kabel.

Vertikalne vjetroturbine karakteriziraju okomita os rotacije u odnosu na tlo. Ovaj je uređaj, pak, podijeljen u 3 vrste.

• Sa Savounis rotorom. Struktura uključuje nekoliko polucilindričnih elemenata. Rotacija osi jedinice događa se stalno i ne ovisi o jačini i smjeru vjetra. Prednosti ovog generatora uključuju visoku razinu proizvodnosti, visokokvalitetan startni moment, kao i sposobnost rada čak i uz malu snagu vjetra. Nedostaci uređaja: niska učinkovitost rada oštrica, potreba za velikom količinom materijala u procesu proizvodnje.

• S Darrieus rotorom. Na osi rotacije uređaja nalazi se nekoliko lopatica, koje zajedno imaju oblik trake.Prednosti generatora smatraju se odsutnošću potrebe za fokusiranjem na protok zraka, odsutnošću poteškoća u procesu proizvodnje, te jednostavno i praktično održavanje. Nedostaci jedinice su niska učinkovitost, kratak ciklus remonta i loše samopokretanje.

• Sa spiralnim rotorom. Vjetrogenerator ovog tipa je modifikacija prethodne verzije. Njegove prednosti leže u dugom razdoblju rada i niskom opterećenju mehanizama i potpornih jedinica. Nedostaci jedinice su visoka cijena strukture, težak i složen proces proizvodnje oštrica.

Os vodoravnog rotora u ovom uređaju je paralelna s površinom zemlje. One su s jednom oštricom, s dvije oštrice, s tri oštrice, a također i s više oštrica, u kojima broj oštrica doseže 50 komada. Prednosti ovog tipa vjetrogeneratora su visoka učinkovitost. Nedostaci jedinice su sljedeći:

• potreba za orijentacijom prema smjeru strujanja zraka;
• potreba za ugradnjom visokih konstrukcija - što je instalacija viša, to će biti snažnija;
• potreba za temeljem za naknadnu ugradnju jarbola (to pridonosi povećanju cijene procesa);
• visoka razina buke;
• opasnost za ptice koje lete.

Agregati s oštricom imaju oblik propelera. U tom slučaju lopatice primaju energiju strujanja zraka i prerađuju je u rotacijsko kretanje.

Horizontalne vjetroturbine imaju impelere s lopaticama, kojih može biti određeni broj. Obično ih ima 3. Ovisno o broju oštrica, snaga uređaja može se povećati ili smanjiti. Jasna prednost ove vrste vjetroagregata je ujednačena raspodjela opterećenja na potisnom ležaju. Nedostatak jedinice je što instalacija takve strukture zahtijeva puno dodatnih materijala i troškova rada.

Vjetrogeneratori se trenutno smatraju najučinkovitijima. Razlog tome je optimalna kombinacija područja oštrica s njihovom konfiguracijom. Prednosti dizajna bez oštrica uključuju visoku razinu učinkovitosti, nisku razinu buke, što je uzrokovano malim dimenzijama uređaja. Osim toga, ove jedinice se ne urušavaju na jakom vjetru i ne predstavljaju opasnost za druge i ptice.

Turbinska vjetrenjača se koristi u gradovima i mjestima, može se koristiti za osvjetljavanje privatne kuće i vikendice. Takav generator praktički nema nedostataka.

Glavne prednosti vjetrogeneratora su sljedeće:

• sigurnost okoliša - rad instalacija ne šteti okolišu i živim organizmima;
• nedostatak složenosti u dizajnu;
• jednostavnost korištenja i upravljanja;
• neovisnost o električnim mrežama.

Među nedostacima ovih uređaja stručnjaci razlikuju sljedeće:

• visoka cijena;
• mogućnost otplate tek nakon 5 godina;
• niska učinkovitost, mala snaga;
• potreba za skupom opremom.

Uređaji za proizvodnju energije iz vjetra mogu biti različitih veličina. Njihova snaga ovisi o veličini kotača vjetra, visini jarbola i brzini vjetra. Najveća jedinica ima stup dug 135 m, a promjer rotora 127 m. Dakle, njegova ukupna visina doseže 198 metara. Velike vjetroturbine velike visine i dugih lopatica pogodne su za opskrbu energijom malim industrijskim poduzećima, farmama. Kompaktniji modeli mogu se instalirati kod kuće ili u zemlji.

Trenutno proizvode vjetrenjače marširajućeg tipa s lopaticama promjera od 0,75 do 60 metara. Prema riječima stručnjaka, dimenzije generatora ne bi trebale biti grandiozne, budući da je mala prijenosna instalacija prikladna za proizvodnju male količine energije. Najmanji model jedinice visok je 0,4 metra i teži manje od 2 kilograma.

Danas je proizvodnja vjetroturbina uspostavljena u mnogim zemljama svijeta. Na tržištu možete pronaći modele i jedinice ruske proizvodnje iz Kine. Od domaćih proizvođača najpopularnije su sljedeće tvrtke:

• "Svjetlo vjetra";
• Rkraft;
• SKB Iskra;
• Sapsan-Energia;
• "Energija vjetra".

Strani proizvođači generatora također su vrlo popularni:

• Goldwind - Kina;
• Vestas - Danska;
• Gamesa - Španjolska;
• Suzion - Indija;
• GE Energy - SAD;
• Siemens, Enercon - Njemačka.

Međutim, vrijedno je zapamtiti da korištenje takvih vjetrogeneratora podrazumijeva korištenje skupih popravaka, kao i rezervnih dijelova, koje je gotovo nemoguće pronaći u domaćim trgovinama. Trošak jedinica za proizvodnju električne energije obično ovisi o značajkama dizajna, kapacitetu i proizvođaču.

Da biste odabrali pravi vjetrogenerator za ljetnu vikendicu ili dom, morate uzeti u obzir sljedeće.

1. Proračun snage instaliranih električnih uređaja koji će biti spojeni u prostoriji.
2. Snaga buduće jedinice, uzimajući u obzir faktor sigurnosti. Potonji neće dopustiti preopterećenje generatora u vršnoj situaciji.
3. Klima teritorija. Oborine negativno utječu na performanse uređaja.
4. Učinkovitost opreme, koja se smatra jednim od najvažnijih pokazatelja.
5. Pokazatelji buke koji karakteriziraju vjetroturbinu tijekom rada.

Uz sve navedeno, potrošač bi trebao procijeniti sve parametre instalacije, kao i pročitati recenzije o tome.

Da bi se povećala učinkovitost rada vjetrogeneratora, bit će potrebno promijeniti njegove radne sposobnosti i karakteristike u pozitivnom smjeru. Prvo, vrijedno je povećati učinkovitost osjetljivosti rotora na relativno slab i nestabilan vjetar.

Ovo je vrsta jednostrane membrane za protok zraka, koja slobodno prolazi vjetar u jednom smjeru. Membrana je nepropusna barijera za kretanje zračnih masa u suprotnom smjeru.

Druga metoda povećanja učinkovitosti vjetroturbine je uporaba difuzora ili zaštitnih kapa, koji odsijecaju protok s suprotne površine. Svaka od opcija ima i prednosti i nedostatke. Međutim, oni su u svakom slučaju učinkovitiji od tradicionalnog modela.

Vjetrogenerator je skup. Ako ga želite instalirati na svom teritoriju, vrijedi razmotriti sljedeće točke:

• dostupnost prikladnog terena;
• prevladavanje čestih i jakih vjetrova;
• nedostatak drugih alternativnih izvora energije.

Inače, vjetroelektrana neće dati očekivani rezultat. Budući da je potražnja za alternativnom energijom svake godine sve veća, a kupnja vjetrenjače je opipljiv udarac za obiteljski proračun, možete pokušati napraviti jedinicu vlastitim rukama uz naknadnu instalaciju. Proizvodnja vjetroturbine može se temeljiti na neodimijskim magnetima, mjenjaču, lopaticama i njihovoj odsutnosti.

Vjetroturbina ima puno prednosti. Stoga, uz veliku želju i prisutnost elementarnih dizajnerskih sposobnosti, gotovo svaki obrtnik može na svom mjestu izgraditi stanicu za proizvodnju električne energije. Najjednostavnija verzija uređaja smatra se vjetroturbinom s okomitom osi. Potonji ne zahtijeva potporu i visok jarbol, a postupak ugradnje karakterizira jednostavnost i brzina.

Da biste stvorili vjetrogenerator, morat ćete pripremiti sve potrebne elemente i popraviti modul na odabranom mjestu. Kao dio domaćeg vertikalnog generatora energije, prisutnost takvih elemenata smatra se obveznom:

• rotor;
• oštrice;
• aksijalni jarbol;
• stator;
• baterija;
• pretvarač;
• kontrolor.

Oštrice mogu biti izrađene od lagane elastične plastike, jer se drugi materijali mogu oštetiti i deformirati pod utjecajem velikih opterećenja. Prije svega, potrebno je izrezati 4 jednaka dijela od PVC cijevi. Nakon toga morate izrezati nekoliko polukružnih fragmenata iz kositra i popraviti ih uz rubove cijevi. U tom slučaju, polumjer dijela oštrice trebao bi biti 69 cm. U tom će slučaju visina oštrice doseći 70 cm.

Da biste sastavili rotorski sustav, trebate uzeti 6 neodimijskih magneta, 2 feritna diska promjera 23 cm, ljepilo za lijepljenje. Na prvi disk treba postaviti magnete, uzimajući u obzir kut od 60 stupnjeva i promjer od 16,5 cm. Prema istoj shemi, sastavlja se drugi disk, a magneti se izlijevaju ljepilom. Za stator morate pripremiti 9 zavojnica, na svaku od kojih namotate 60 zavoja bakrenog ožičenja promjera 1 mm. Lemljenje se mora izvesti sljedećim redoslijedom:

• početak prve zavojnice s krajem četvrte;
• početak četvrte zavojnice s krajem sedmog.

Druga faza se sastavlja na sličan način. Zatim se izrađuje obrazac od lima šperploče, čije je dno prekriveno staklenim vlaknima. Na vrhu su montirane faze iz zalemljenih zavojnica. Struktura se napuni ljepilom i ostavi nekoliko dana da zalijepi sve dijelove. Nakon toga možete početi spajati pojedinačne elemente vjetrogeneratora u jednu cjelinu.

Za sastavljanje strukture u gornjem rotoru potrebno je napraviti 4 rupe za klinove. Donji rotor je postavljen s magnetima prema gore na nosač. Nakon toga morate postaviti stator s rupama potrebnim za montažu nosača. Igle bi trebale biti naslonjene na aluminijsku ploču, a zatim pokrijte drugim rotorom s magnetima prema dolje.

Pomoću ključa potrebno je zakrenuti klinove tako da rotor pada ravnomjerno i bez trzaja. Kada je pravo mjesto zauzeto, vrijedi odvrnuti klinove i ukloniti aluminijske ploče. Na kraju rada, konstrukcija mora biti pričvršćena maticama i ne čvrsto zategnuta.

Kao jarbol prikladna je jaka metalna cijev duljine od 4 do 5 metara. Na njega je pričvršćen prethodno montiran generator. Nakon toga, okvir s lopaticama je pričvršćen na generator, a konstrukcija jarbola se postavlja na platformu koja je unaprijed pripremljena. Položaj sustava fiksiran je nosačem.

Sljedeći video daje pregled domaće vjetrenjače.