ВЕТРЯНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ ДЛЯ ДОМА
Самым дешевым и актуальным источником альтернативной энергии можно считать ветряные электростанции. Ветер не находится в зависимости от расположения залежей природных ресурсов и является полностью бесплатным.
В связи с серьезностью экологической ситуации в Мире, крупнейшие страны мира заключили Киотское соглашение, которое призвано стимулировать выработку электроэнергии с помощью альтернативных источников. Также, оно обязует правительство выкупать выработанную таким способом электроэнергию у производителей по наивысшим тарифам. К альтернативным источникам энергии можно отнести солнечную энергию, переработку бытовых отходов, внедрение гидротермальных вод и ряд других. Но наиболее простым является получение энергии ветра. Это обосновано малым объемом вложения исходного капитала для пуска ветряной электростанции и очень малой зависимостью от сырья, так как ветрогенератор может работать в любом месте, где есть ветер, а количество вырабатываемой электронной энергии без усилий можно высчитать при помощи научных способов.
На сегодня ветряные электростанции для дома уже получили довольно обширное применение в рядовой жизни. Их можно повстречать на пригородных участках и других объектах, которые удалены от главных электронных сетей. Ведь для подключения электричества приходится прокладывать дополнительные полосы электропередач либо использовать автономные электростанции, что недешево и не всегда целенаправлено.
ВЕТРЯНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ ДЛЯ ДОМА И СХЕМА ВЕТРОГЕНЕРАТОРА
ВИДЫ ВЕТРОГЕНЕРАТОРОВ
Ветряные электростанции можно поделить по направлению оси вращения лопастей, их количеству и материалу, из которого они сделаны, также по методу управления лопастями.
По количеству лопастей ветряки делятся на двух-, трех-, также многолопастные. При всем этом следует держать в голове, что огромное количество лопастей полностью не является залогом неплохой работы ветрогенератора. Многолопастные ветряки начинают вращение при наименьшей скорости ветра, но, набрав определенное количество оборотов, начинают представлять собой преграду для воздушного потока, и их эффективность падает, в то время как двух- и трехлопастные ветрогенераторы медленнее раскручиваются до номинальных оборотов, но не имеют огромного коэффициента сопротивления воздушному потоку.
Потому их КПД существенно выше. Многолопастный ветряк идеальнее всего использовать, если он, не считая выработки электроэнергии, делает еще какую-то работу, к примеру, приводит в действие водяной насос.
По материалам лопастей можно выделить ветрогенераторы с жесткими и парусными лопастями . Первое и решающее различие состоит в том, что парусные лопасти проще в изготовлении и существенно дешевле, чем жесткие (которые обычно бывают из металла либо стеклопластика). Но не всегда является преимуществом! С учетом того, что стандартные рабочие обороты генератора составляют приблизительно 400-600 об/мин, конец лопасти движется со скоростью приблизительно 500 км/ч. Беря во внимание, что ветер несет с собой пыль и другой мусор, то даже для жестких лопастей это является суровым испытанием, и они требуют неизменного обслуживания. А парусная лопасть может на сто процентов износиться уже через год и потребовать полной подмены. Потому в районах, где ветер довольно сильный, их внедрение нецелесообразно.
Также существует разделение по шагу лопастей. Бывают ветряки с фиксированным и изменяемым шагом лопастей. Это позволяет расширить спектр рабочих скоростей для ветряных электрических станций, но в то же время усложняет конструкцию лопасти и приводит к утяжелению общей конструкции и, соответственно, делает всю систему дороже и при покупке и в эксплуатации. У ветряка с фиксированным шагом лопастей должен быть предусмотрен предохранитель, ставящий лопасти в положение флюгера при штормовом порыве ветра. Иначе вся конструкция мачты может тривиально упасть.
По направлению оси вращения ветрогенераторы делятся на горизонтальные и вертикальные. Вертикальные ветряки вырабатывают электроэнергии меньше, чем у горизонтальные. Также преимуществом вертикальных ветрогенераторов будет то, что они не требуют ориентирования по ветру, рабочая площадь лопастей у их вдвое меньше, чем у горизонтального ветрогенератора с равноценной площадью ветроколеса. Это означает, что для получения схожего количества электроэнергии нужен ветряк вдвое сильнее.
Ветрогенератор, кроме лопастей, которые улавливают ветер, и генератора, который конвертирует энергию ветра в электронную, обычно, содержит в себе аккумуляторную батарею и инверторную установку. Аккумуляторная батарея нужна для скопления электроэнергии, которая в связи с непостоянством погодных условий при разной скорости ветра просто не может вырабатываться равномерно,
Инвертор, в свою очередь, конвертирует неизменный ток, подающийся из аккумулятора, в переменный ток, нужный для работы бытовых электроприборов. Таким образом, каждый элемент ветряной электростанции нужен для выполнения определенной задачи, и его выбор должен быть обоснован потребностями в энергии, и подходить для конкретной ситуации технически. Все характеристики должны быть за ранее рассчитаны с учетом определенных критерий энергопотребления.
Схема ветрогенератора
По расчетам профессионалов, для полного обеспечения 1-го дома электронной энергией довольно 1-го ветрогенератора мощностью 5 кВт, при условии, что скорость ветра 1,8-4,5 метра за секунду.
Но, к огорчению, ветер очень непостоянное погодное явление, потому лучше иметь совместно с ветряной электрической станцией запасный генератор, приводимый в действие бензиновым двигателем, либо устраивать огромную аккумуляторную батарею для запасания выработанной электроэнергии впрок.
Так, ветро-солнечная система для размеренной работы должна включать в себя: ветрогенератор (средний срок службы 15-20 лет), солнечные панели (30-40 лет), контроллер заряда, инвертор (работают приблизительно по 5-10 лет) и аккумуляторные батареи, которые зависимо от типа прослужат от Четыре до 10 лет.
Не просит вмешательства в работу, потому что выработка электроэнергии происходит в хоть какой момент, когда дует ветер, и благодаря аккумуляторам скапливается впрок.
В отличие от других видов генераторов ветряки почти бесшумны. Отменно изготовленные и установленные ветрогенераторы создают не больше шума, чем тот, который делает ветер, вращающий их лопасти.
У ветрогенераторов в зимнее время производительность не падает, а, напротив, растет за счет того, что скорость ветра в зимний период обычно выше, чем летом, что является значимым преимуществом, так как как раз в зимний период очень растет потребность в электроэнергии.
Ветрогенераторы на любой местности, но следует учесть, что деревья или дома, могут понизить производительность работы ветряка до 30%.
Профилактическое сервис генератора следует проводить часто, но оно существенно облегчается тем, что при постоянном обслуживании конструкции износ, обычно, малозначительный и даже в случае подмены определенных компонент не является дорогим и трудозатратным занятием.
Горючее для работы не требуется, главные издержки идут на установку и проведение периодических профилактических работ для размеренной работы ветрогенератора. В конечном итоге издержки на приобретение оборудования могут окупиться уже в течение года.
Такие системы обычно предназначаются для обеспечения электричеством раздельно стоящих объектов, доступ централизованной энергоподачи к которым затруднен либо отсутствует. Их мощность может колебаться от 0,8 до 20 6 кВт и зависит только от употребления электроэнергии объектом и мощности установленного оборудования.
По материалам www.
promplace.ru
Типы ветрогенераторов
Ветроэлектроустановки (ВЭУ) преобразуют кинетическую энергию ветра в электрическую с помощью генератора в процессе вращения ротора. Лопасти ветряков используются подобно пропеллеру самолета для вращения центральной ступицы, подсоединенной через коробку передач к электрическому генератору. По своей конструкции генератор ВЭУ напоминает генераторы, используемые в электростанциях, работающих за счет сжигания ископаемого топлива. Существуют два основных типа ветрогенераторов.
Горизонтальные
Вертикальные
Ветрогенератор с горизонтальной осью вращения, имеет две или три лопасти, установленные на вершине башни, — наиболее распространенный тип ветроустановок ВЭУ. У турбин с горизонтальной осью вращения ведущий вал ротора расположен горизонтально. В рабочем состоянии относительно направления воздушного потока ротор турбины может находиться перед опорой — так называемый наветренный ротор или за опорой — подветренный ротор. Чаще всего турбины с горизонтальной осью вращения имеют две или три лопасти, хотя есть и модели с большим числом лопастей.
Последние ветряки представляют собой диск с большим количеством лопастей. Они получили название «монолитных» установок. Такие установки используются в первую очередь в качестве водяных насосов. В отличие от них площадь ротора турбины с малым количеством лопастей (две-три) не является сплошной. Эти турбины относят к «немонолитным» установкам. Для наиболее эффективной работы ветряка его лопасти должны максимально взаимодействовать с ветровым потоком, проходящим через площадь вращения ротора. Ветряки с большим количеством лопастей обычно работают при низких скоростях вращения. В то время как установки с двумя или тремя лопастями должны вращаться с очень высокой скоростью, чтобы максимально «охватить» ветровые потоки, проходящие через площадь ротора. Теоретически, чем больше лопастей у ротора, тем эффективней должна быть его работа. Однако, ветряки с большим количеством лопастей менее эффективны, чем ветрогенераторы с двумя или тремя лопастями, так как лопасти создают помехи друг другу. У ветряков с вертикальной осью вращения (Н-образные) ведущий вал ротора расположен вертикально.
Лопасти такой турбины — длинные, обычно дугообразные. Они прикреплены к верхней и нижней частям башни. Благодаря вертикальному расположению ведущего вала ротора Н-образные турбины, в отличие от турбин с горизонтальной осью вращения, «захватывают» ветер, дующий в любом направлении, и для этого им не нужно менять положение ротора при изменении направления ветровых потоков. Несмотря на свое внешнее различие, ветряки с вертикальной и горизонтальной осями вращения представляют собой похожие системы. Кинетическая энергия ветра, получаемая при взаимодействии воздушных потоков с лопастями ветряка, через систему трансмиссии передается на электрический генератор. Благодаря трансмиссии генератор может работать эффективно при различных скоростях ветра. По способу взаимодействия с ветром ветряки делятся на установки с жестко закрепленными лопастями без регулирования и на агрегаты, у которых лопасти сделаны с изменяющимся углом. Обе конструкции имеют преимущества и недостатки. Ветряки, у которых лопасти сделаны с изменяющимся углом, имеют более высокую эффективность использования ветра и, соответственно, они вырабатывают больше электроэнергии.
В то же время, эти ветряки должны быть оснащены специальными подшипниками, которые, исходя из имеющегося уже опыта, часто являются причиной поломок агрегатов. Турбины с жестко закрепленными лопастями более просты в обслуживании, однако их эффективность использования ветрового потока ниже.
Типы генераторов ветряных турбин и конструкция для ветроэнергетики
Типы генераторов ветряных турбин
Ветряная турбина состоит из двух основных компонентов, и, рассмотрев один из них, конструкцию лопасти ротора в предыдущем уроке, мы можем теперь посмотреть с другой стороны, генератор ветряных турбин или WTG , который представляет собой электрическую машину, используемую для выработки электроэнергии. Электрический генератор с низкой частотой вращения используется для преобразования механической мощности вращения, производимой энергией ветра, в полезную электроэнергию для снабжения наших домов и является сердцем любой ветровой энергетической системы.
Преобразование вращательной механической энергии, генерируемой лопастями несущего винта (известной как первичный двигатель), в полезную электрическую энергию для использования в бытовых электросетях и осветительных приборах или для зарядки аккумуляторов может осуществляться любым из следующих основных типов вращательных электрические машины, обычно используемые в ветроэнергетических установках:
- 1. Машина постоянного тока (DC), также известная как Dynamo
- 2. Синхронная машина переменного тока (AC), также известная как 0014 Генератор переменного тока
- 3. Индукционная машина переменного тока, также известная как генератор переменного тока
Все эти электрические машины представляют собой электромеханические устройства, работающие по закону электромагнитной индукции Фарадея. То есть они действуют за счет взаимодействия магнитного потока и электрического тока, или потока заряда. Поскольку этот процесс является обратимым, одну и ту же машину можно использовать в качестве обычного электродвигателя для преобразования электрической энергии в механическую или в качестве генератора, преобразующего механическую энергию обратно в электрическую.
Индукционный генератор ветровой турбины
Электрические машины, наиболее часто используемые для ветряных турбин, действуют как генераторы, при этом синхронный генератор и асинхронный генератор (как показано) обычно используются в более крупных системах ветряных турбин. Обычно в небольших или самодельных ветряных турбинах используется низкоскоростной генератор постоянного тока с постоянными магнитами или динамо-машина, поскольку они маленькие, дешевые и их намного проще подключить.
Так имеет ли значение, какой тип электрического генератора мы можем использовать для производства энергии ветра? Что ж, простой ответ — и да, и нет, поскольку все зависит от типа системы и приложения, которое вы хотите. Выход постоянного тока низкого напряжения от генератора или динамо-машины старого типа можно использовать для зарядки аккумуляторов, в то время как синусоидальный выход переменного тока с более высоким напряжением от генератора переменного тока можно подключить непосредственно к местной электросети.
Кроме того, выходное напряжение и потребляемая мощность полностью зависят от имеющихся у вас приборов и от того, как вы хотите их использовать. Кроме того, расположение генератора ветровой турбины, будет ли ветровой ресурс поддерживать его постоянное вращение в течение длительных периодов времени, или скорость генератора и, следовательно, его мощность будут меняться вверх и вниз в зависимости от имеющегося ветра.
Производство электроэнергии
Ветряной генератор — это то, что производит электричество путем преобразования механической энергии в электрическую. Давайте проясним: они не создают энергии и не производят больше электроэнергии, чем количество механической энергии, используемой для вращения лопастей ротора. Чем больше «нагрузка» или электрическая нагрузка на генератор, тем больше механической силы требуется для вращения ротора. Вот почему генераторы бывают разных размеров и производят разное количество электроэнергии.
В случае «генератора ветровой турбины» ветер давит прямо на лопасти турбины, что преобразует прямолинейное движение ветра во вращательное движение, необходимое для вращения ротора генератора, и чем сильнее давит ветер, тем сильнее можно получить больше электроэнергии.
Затем важно иметь хорошую конструкцию лопастей ветряной турбины, чтобы извлекать как можно больше энергии из ветра.
Все электрические турбинные генераторы работают благодаря эффекту перемещения магнитного поля мимо электрической катушки. Когда электроны проходят через электрическую катушку, вокруг нее создается магнитное поле. Точно так же, когда магнитное поле проходит мимо катушки с проволокой, в катушке индуцируется напряжение, определяемое законом магнитной индукции Фарадея, заставляющим течь электроны.
Простой генератор с использованием магнитной индукции
Тогда мы можем видеть, что при перемещении магнита мимо единственного контура провода внутри контура провода индуцируется напряжение, известное как ЭДС (электродвижущая сила), благодаря магнитному полю проводника. магнит.
Когда в проводной петле индуцируется напряжение, электрический ток в виде потока электронов начинает течь по петле, генерируя электричество.
Но что, если бы вместо одной отдельной петли провода, как показано, у нас было бы много петель, намотанных вместе на один и тот же каркас, чтобы сформировать катушку проволоки, гораздо большее напряжение и, следовательно, ток можно было бы генерировать для той же величины магнитного потока.
Это связано с тем, что магнитный поток пересекает большее количество проводов, создавая большую ЭДС, и это основной принцип закона электромагнитной индукции Фарадея, и генератор переменного тока использует этот принцип для преобразования механической энергии, такой как вращение от ветряной турбины или гидроэлектростанции. турбины, в электрическую энергию, производящую синусоидальную форму волны.
Итак, мы видим, что есть три основных требования к производству электроэнергии, а именно:
- Катушка или набор проводников
- Система магнитного поля
- Относительное движение между проводниками и полем
Тогда чем быстрее вращается катушка с проводом, тем больше скорость изменения, с которой магнитный поток отсекается катушкой, и тем больше ЭДС индукции внутри катушки. Точно так же, если магнитное поле сделать сильнее, ЭДС индукции будет увеличиваться при той же скорости вращения. Таким образом: ЭДС индукции ∝ Φ*n. Где: «Φ» — поток магнитного поля, а «n» — скорость вращения.
Существует два основных типа электрических генераторов и генераторов переменного тока: генератор с постоянными магнитами и генератор раневого поля . Оба типа состоят из двух основных частей: статора и ротора .
Статор является «неподвижной» (отсюда и название) частью машины и может иметь в своей конструкции либо набор электрических обмоток, образующих электромагнит, либо набор постоянных магнитов. Ротор – это часть машины, которая «вращается». Опять же, ротор может иметь выходные катушки, которые вращаются, или постоянные магниты. Как правило, генераторы и генераторы переменного тока, используемые для генераторов ветряных турбин, определяются тем, как они генерируют свой магнетизм, будь то электромагниты или постоянные магниты.
Нет реальных преимуществ и недостатков обоих типов. В большинстве бытовых ветряных турбин на рынке используются постоянные магниты в конструкции турбогенератора, которые создают необходимое магнитное поле при вращении машины, хотя в некоторых все же используются электромагнитные катушки.
Эти высокопрочные магниты обычно изготавливаются из редкоземельных материалов , таких как неодимовое железо (NdFe) или самарий-кобальт (SmCo), что устраняет необходимость в обмотках возбуждения для обеспечения постоянное магнитное поле, что приводит к более простой и прочной конструкции.
Преимущество обмотки возбуждения состоит в том, что ее магнетизм (и, следовательно, мощность) согласуется с изменяющейся скоростью ветра, но для создания необходимого магнитного поля требуется внешний источник энергии.
Теперь мы знаем, что электрический генератор обеспечивает преобразование энергии между механическим крутящим моментом, создаваемым лопастями ротора, называемым первичным двигателем, и некоторой электрической нагрузкой, будь то зарядка аккумуляторов или рассеивание энергии при сбросе нагрузки.
Механическое соединение ветрогенератора с лопастями ротора осуществляется через главный вал, который может быть либо простой прямой передачей, либо с помощью редуктора для увеличения или уменьшения скорости генератора относительно скорости вращения лопастей.
Использование редуктора позволяет лучше согласовать скорость генератора со скоростью турбины, но недостатком использования редуктора является то, что как механический компонент он подвержен износу, снижая эффективность системы. Однако прямой привод может быть более простым и эффективным, но вал и подшипники ротора генератора подвергаются полному весу и вращательной силе лопастей ротора.
Кривая мощности генератора ветровой турбины
Таким образом, тип генератора ветровой турбины, необходимый для конкретного места, зависит от энергии, содержащейся в ветре, и характеристик самой электрической машины. Все ветряные турбины имеют определенные характеристики, связанные со скоростью ветра.
Генератор (или генератор переменного тока) не будет производить выходную мощность до тех пор, пока его скорость вращения не превысит скорость его включения, когда сила ветра на лопастях ротора достаточна для преодоления трения, а лопасти ротора разгоняются до такой степени, что генератор может начать производить полезную мощность.
При превышении этой скорости включения генератор должен генерировать мощность, пропорциональную кубу скорости ветра ( K.V 3 ), пока не достигнет максимальной номинальной выходной мощности, как показано на рисунке.
При превышении этой номинальной скорости ветровая нагрузка на лопасти ротора будет приближаться к максимальной силе электрической машины, и генератор будет производить максимальную или номинальную выходную мощность по мере достижения окна номинальной скорости ветра.
Если скорость ветра продолжает увеличиваться, генератор ветряной турбины остановится в точке отключения, чтобы предотвратить механические и электрические повреждения, что приведет к нулевой выработке электроэнергии. Применение тормоза для остановки генератора из-за его повреждения может быть либо механическим регулятором, либо электрическим датчиком скорости.
Купить ветряной генератор, такой как ветряной генератор ECO-WORTHY 400 Вт для зарядки аккумулятора, непросто, и необходимо учитывать множество факторов.
Цена — лишь один из них. Обязательно выберите электрическую машину, соответствующую вашим потребностям. Если вы устанавливаете систему, подключенную к сети, выберите генератор сетевого напряжения переменного тока.
Если вы собираетесь установить систему на основе аккумуляторов, поищите генератор постоянного тока для зарядки аккумуляторов. Также примите во внимание механическую конструкцию генератора, такую как размер и вес, скорость работы и защиту от окружающей среды, так как весь свой срок службы он будет установлен на вершине столба или башни.
В следующем уроке о Генераторах ветряных турбин мы рассмотрим машины постоянного тока и то, как мы можем использовать генератор PMDC для производства электроэнергии из энергии ветра. Чтобы узнать больше о «Генераторах ветряных турбин» или получить дополнительную информацию об энергии ветра о различных доступных системах генерации ветряных турбин, или изучить преимущества и недостатки энергии ветра, щелкните здесь, чтобы получить копию одного из лучших «Ветряные турбины».
Ветроэнергетические системы и решения
Следующая глава в новой энергии ветра
Ветряные турбины позволяют нам использовать силу ветра и превращать ее в энергию. Когда дует ветер, лопасти ветряка вращаются по часовой стрелке, улавливая энергию ветра. Это заставляет главный вал ветряной турбины, соединенный с коробкой передач внутри гондолы, вращаться. Коробка передач посылает эту энергию генератору, преобразуя ее в электричество. Затем электричество ветра поступает в трансформатор, где уровни напряжения регулируются в соответствии с сетью.
УЗНАЙТЕ БОЛЬШЕ О РАБОТЕ ВЕТРОТУРБИНЫ
РОСТ И ПОТЕНЦИАЛ
Ветроэнергетика
Ветроэнергетические системы продолжают развиваться во всем мире.
По данным Глобального совета по ветроэнергетике (GWEC), в 2019 году во всем мире было установлено более 60 ГВт новых ветроэнергетических мощностей и производства. Ведущими странами по ветроэнергетическим системам являются: Китай, США и Германия.
Просмотр глобальных данных и тенденций в области ветроэнергетики
GE Renewable Energy — один из ведущих мировых поставщиков ветряных турбин, установивший более 49 000 единиц и вырабатывающий ветровую электроэнергию по всему миру. Наш портфель решений в области ветроэнергетики включает в себя набор наземных и морских турбин, гибкие услуги поддержки, начиная от помощи в разработке и заканчивая цифровой оптимизацией, эксплуатацией и техническим обслуживанием, а также новейшие технологии ветроэнергетики для модернизации вашего парка. Независимо от того, находитесь ли вы в начале своего пути в области ветроэнергетики или хотите развиваться, GE — это ветроэнергетическая компания, которая может предоставить решения, которые наилучшим образом соответствуют вашим задачам и приоритетам.
Нужна помощь в разрешении или финансировании вашего решения в области ветроэнергетики? Вы хотите рассчитывать на высокую надежность ветровой энергии, а также на ее эффективность? Ваша арендованная земля ограничена по размеру? Ваш проект находится в удаленном месте? Ищете заключение договора купли-продажи ветровой энергии? Гибкий сервисный договор для вашей ветроэнергетической системы — это то, что вы хотели бы иметь? Хотите быть уверенным, что у вас всегда есть лучшие новые технологии ветроэнергетики? Не ищите дальше:
Чтобы понять тенденции и будущее ветроэнергетики, важно понимать, что сбор данных важен . Ключевым моментом является преобразование операционных данных в ценность. Аналитика на основе данных, рекомендации экспертов и расширенные выездные услуги — все это интегрировано в единую программную платформу — способствует увеличению доходов, снижению затрат и снижению рисков в ветроэнергетических системах. Это то, что мы делаем.