Vrste vjetrogeneratora. Projektovanje industrijskih vjetrogeneratora velike snage: dimenzije vjetroturbina, uporedne karakteristike i industrijske primjene

Vjetrogeneratori su motori koji pretvaraju energiju vjetra u mehanički rad. Na osnovu dizajna vetrenjače i njenog položaja u strujanju vetra, vetroturbinski sistemi se dele u tri klase:
1. Vetroturbine sa lopaticama imaju točak vjetra s jednim ili drugim brojem krila. Ravnina rotacije kotača vjetra u vjetroturbinama s lopaticama je okomita na smjer vjetra, stoga je os rotacije paralelna vjetru
(Sl. 5a). Koeficijent iskorišćenja energije vetra ovih vetroturbina dostiže ξ= 0,42.
2. Karusel i rotacioni vetrogeneratori imati točak za vjetar (rotor) sa lopaticama koje se kreću u smjeru vjetra; osa rotacije vjetrobranskog točka zauzima vertikalni položaj (slika 5,b). Efikasnost energije vjetra ovih vjetroturbina kreće se od 10 do 18%.
3. Bubnjevi vjetrogeneratori Imaju isti dizajn kotača vjetra kao i rotorski, a razlikuju se od njih samo po horizontalnom položaju rotora, odnosno osa rotacije vjetrobranskog kotača je horizontalna i smještena okomito na tok vjetra (slika 5d). Korištenje energije vjetra ovih vjetroturbina je od 6 do 8%.

Fig. 5. Vetroturbinski sistemi: a - lopatične vetroturbine; b) - rotacioni vetrogeneratori; c - vrtuljak vjetrogeneratori; g - bubanj vjetrogeneratori.

Budući da lopatni vjetrogeneratori rade mnogo efikasnije od rotacijskih i rotacijskih vjetroagregata, u nastavku ćemo govoriti samo o lopatnim vjetroturbinama.

Vetroturbina sa lopaticama sastoji se od sledećih elemenata (slika 6):
1. Vetrenjača može imati od 2 do 24 lopatice. Vjetrenjače s brojem lopatica od 2 do 4 nazivaju se male lopatice; Ako točak vjetra ima više od 4 lopatice, onda se naziva višelopatičan.
2. Glava vjetroturbine je oslonac na koji se montiraju osovina vjetrobrana i gornji zupčanik (mjenjač).
3. Rep je pričvršćen za glavu i rotira ga oko vertikalne ose, pozicionirajući točak vjetra prema vjetru.
4. Toranj vjetroturbine služi za pomicanje vjetroelektrana iznad prepreka koje ometaju protok zraka. Vjetroturbine male snage koje pokreće generator obično se montiraju na stup ili cijev sa zavojnim žicama.
5. U podnožju tornja, okomito vratilo je povezano sa nižim zupčanikom (mjenjačem), koji prenosi kretanje na radne strojeve.
6. Kontrola brzine vjetrobrana je uređaj ili mehanizam koji ograničava brzinu kotača vjetra kako se brzina vjetra povećava.

Ovaj način proizvodnje energije nema negativan uticaj na životnu sredinu, a pri tom ne može doći do akcidenata izazvanih ljudskim faktorom. Kinetička svojstva vjetra dostupna su u svakom kutku svijeta, tako da se oprema može instalirati bilo gdje. Do 2005. godine ukupni kapacitet energije vjetra iznosio je 59 hiljada megavata. I za cijelu godinu porastao je za 24%. Generator vjetra, naučno govoreći, pretvara kinetičku energiju u mehaničku energiju. Jednostavnim engleskim, uz pomoć ove jedinice, energija strujanja zraka se pretvara u električnu energiju, koja se može koristiti na mjestima udaljenim od centralne električne mreže. Ima prilično jednostavan mehanizam rada: vjetar okreće rotor, koji stvara struju i zauzvrat se prenosi preko kontrolera do baterija. Inverter pretvara napon na terminalima akumulatora u upotrebljiv napon.

Dizajn i tehničke karakteristike vjetroelektrane

Tehničke studije su pokazale da su atmosferski cikloni mnogo snažniji od prizemnih, pa je potrebno generatorski uređaj postaviti više. Za dobivanje energije vjetrova na velikim visinama potrebna je određena tehnologija.

Može se dobiti kombinacijom turbina i zmajeva. Elektrane koje se nalaze na površini zemlje ili morskog pojasa primaju površinski tok. Proučavajući tehnološki proces proizvodnje dva tipa stanica, stručnjaci su došli do kolosalne razlike u efikasnosti. Zemaljske turbine će moći da proizvedu više od 400 TW, a visinske turbine - 1800 TW.

Vjetroelektrana na 100 kW na sat za cijeli dan. Generalno, vjetrogeneratori se dijele na domaće i industrijske. Potonji se instaliraju na velikim korporativnim objektima, budući da imaju veću snagu, ponekad se čak i spajaju u mrežu, koja kao rezultat čini cijelu vjetroelektranu. Karakteristika takvih metoda proizvodnje električne energije je potpuni nedostatak sirovina za preradu i otpada. Sve što je potrebno za aktivno funkcioniranje elektrane su snažni udari vjetra.
Karta vjetrova po regijama i prosječna godišnja brzina.

Snaga može doseći 7,5 megavata.

Rotacione treba postaviti na mestima gde je brzina vetra veća od 4 m/s. Udaljenost od jarbola do najbližih zgrada ili visokog drveća mora biti najmanje 15 metara, a udaljenost od donjeg ruba vjetrobrana do najbližih grana drveća i zgrada mora biti najmanje 2 metra. Treba napomenuti da dizajn i visinu jarbola svatko izračunava pojedinačno, ovisno o lokalnim prirodnim uvjetima, prisutnosti prepreka i brzini strujanja zraka.

Ugradnja horizontalnih i vertikalnih vjetrogeneratora vrši se na temelj. Jarbol je pričvršćen na anker vijke. Prije postavljanja jarbola, temelj se čuva mjesec dana, to je potrebno da se beton slegne i dobije snagu. Neophodno je da budu opremljeni gromobranskim sistemom, tako da mogu pouzdano da opskrbe vaš dom električnom energijom, čak i po kišnom vremenu.

Najnovije tehnologije NASA programera usmjerene su na generiranje zmajeva. Ovo će povećati efikasnost na 90%. Pošto će na zemlji biti generator, a u vazduhu uređaj koji će detektovati atmosferske udare. Sistem letenja letelice je trenutno u fazi testiranja, maksimalni domet je 610 metara, a raspon krila oko 3 metra. Faza rotacije lopte će trošiti manje resursa, a lopatice turbine će se kretati brže. Dizajneri predlažu da se takav inženjering može implementirati u svemir, na primjer na Marsu.

Kao što vidimo, izgledi za budućnost su prilično optimistični, samo treba sačekati da sve ovo zaživi. Ne samo da svemirska agencija nudi inovativne metode, već mnoge kompanije već imaju planove za postavljanje takvih struktura u željena geografska područja Zemlje. Neki od njih su postigli nevjerovatan napredak, a njihova zamisao se već eksploatiše. Pogledajte samo kule bliznakinje u Bahreinu, gdje su dvije gigantske zgrade, čija visina doseže 240 metara, elektrana. U toku jedne godine takav projekat proizvodi 1.130 MW. Postoji mnogo primjera koji se mogu navesti, poenta je da svake godine raste broj zainteresiranih brendova za učešće u razvoju industrije.

Dijagram distribucije energije: 1 - vjetrogenerator; 2 - kontroler punjenja; 3 - baterija; 4 - inverter; 5 - distributivni sistem; 6 - mreža; 7 - potrošač.

Alternativna energija vjetra u ZND

Naravno, industrija energije vjetra zemalja ZND zaostaje za naprednim zemljama. To je zbog mnogih razloga, prvenstveno ekonomskih. Vladina odeljenja razvijaju programe i uvode „zelene tarife“ za promovisanje razvoja industrije.

Za to postoji ogroman potencijal, ali postoje mnoge prepreke za implementaciju. Na primjer, Bjelorusija je nedavno počela da se razvija u tom pravcu, ali glavni problem republike je nedostatak sopstvene proizvodnje, ona mora da naruči opremu od partnerskih zemalja. Govoreći o Rusiji, ova proizvodnja je u „zamrznutom“ stanju, jer su osnovni izvori: voda, ugalj i nuklearna energija. Kao rezultat, 64. mjesto u rangiranju proizvodnje električne energije. Za Kazahstan, povoljan geografski položaj treba da doprinese napretku obnovljive energije, ali tehnička baza je veoma zastarela i zahteva veliku modernizaciju.

Razvoj energije vjetra u sjevernoj Evropi

Norveška se nalazi na Skandinavskom poluostrvu, najveći deo teritorije je opran morem, gde pušu jaki severni vetrovi. Mogućnosti za proizvodnju električne energije su beskrajne. Godine 2014. pušten je u rad park projektne snage 200 megavata. Takav kompleks će obezbijediti 40 hiljada stambenih zgrada. Ne treba zaboraviti da Norveška i Danska blisko sarađuju na tržištu energije. Danska je svjetski lider u offshore energiji. Većina elektrana nalazi se na moru; više od 35% električne energije se proizvodi u takvim kompleksima. Bez nuklearnih elektrana, Danska lako snabdijeva sebe i Evropu strujom. Kompetentna upotreba alternativnih izvora omogućila je takav napredak.

Oprema za vjetroturbine

Vertikala se u pravilu sastoji od sljedećih dijelova:

• turbina
• rep
• uzvodni rotor
• guyed mast
• generator
• baterije
• inverter
• kontroler punjenja baterije

Lopatice vjetroturbine

Zasebno, želio bih se dotaknuti teme lopatica; efikasnost instalacije direktno ovisi o njihovom broju i materijalu od kojeg su izrađene. U zavisnosti od broja, mogu biti jednostruke, dvije ili tri i višelopatične. Potonje se odlikuje brojem lopatica od više od pet, imaju visoku inerciju i efikasnost, zbog čega se mogu koristiti za rad pumpi za vodu. Do danas je već razvijen prilično efikasan, sposoban da uhvati protok zraka bez lopatica. Radi na principu jedrilice, hvata nalete zraka, zbog čega se klipovi koji se nalaze u gornjem dijelu pomjeraju, odmah iza ploče.

Na osnovu materijala od kojih su izrađene lopatice u instalacijama, razlikuje se krute i jedrene konstrukcije. Jedrilice su jeftinija opcija od stakloplastike ili metala, ali se tokom aktivnog rada vrlo često lome.

Dodatni elementi vjetroturbine

Neki od modernih modela imaju modul za povezivanje DC izvora za rad solarnih panela. Ponekad je dizajn vertikalne vjetrenjače dopunjen neobičnim elementima, na primjer, magnetima. Feritni magneti su veoma popularni. Ovi elementi mogu ubrzati brzinu rotora, a samim tim povećati snagu i efikasnost generatora.

Ovako se postižu poboljšanja performansi pomoću ručno izrađenog sklopa, na primjer, od starog automobilskog generatora. Potrebno je napomenuti princip vjetroelektrane napravljene od feritnih magneta - omogućava vam da radite bez mjenjača, a to smanjuje buku i povećava pouzdanost nekoliko puta._

Vertikalna os Darrieus rotor. Rotor Features

U novim izvedbama vertikalnih vjetrogeneratora koristi se Darrieus rotor, koji ima dvostruko veći koeficijent obrade strujanja vjetra od svih do sada poznatih instalacija ovog tipa. Preporučljivo je instalirati vertikalno aksijalne sa Daria rotorom za opremu crpnih stanica, gdje je potreban snažan obrtni moment na osi rotacije pri izvlačenju vode iz bunara i bušotina u stepskim uvjetima.

Savonius rotor - novi vertikalni generatori

Ruski naučnici izumili su vertikalni generator nove generacije koji radi na Voronin-Savonius rotoru. Sastoji se od dva polucilindra na okomitoj osi rotacije. U bilo kojem smjeru i olujama, “vjetrenjača” bazirana na Savonius rotoru će se potpuno rotirati oko svoje ose i stvarati energiju.

Njegov glavni nedostatak je mala upotreba sile vjetra, jer polucilindrične lopatice rade samo u četvrtini okretaja, a svojim kretanjem usporava ostatak kruga rotacije. Od toga koji rotor odaberete, ovisit će i dugoročni rad postrojenja. Na primjer, spiralne vjetrenjače mogu se ravnomjerno rotirati zbog uvrtanja lopatica. Ovaj trenutak smanjuje opterećenje ležaja i produžava vijek trajanja.

Vjetrogenerator različite snage

Uređaj „mlin“ se mora odabrati u zavisnosti od toga koliko snage treba da ima na svom izlazu. Snaga do 300 W jedna je od najjednostavnijih vrsta opreme. Takvi modeli lako se uklapaju u prtljažnik automobila i može ih instalirati jedan radnik za nekoliko minuta. Vrlo brzo hvata protok zraka koji prolazi i omogućava punjenje mobilnih uređaja, rasvjetu i mogućnost gledanja TV-a.

5 kW je najbolja opcija za malu seosku kuću. Sa snagom od 5-10 kW može u potpunosti funkcionirati pri malim brzinama vjetra, tako da imaju širu geografiju za svoju ugradnju.

Prednosti i prednosti upotrebe

Ako uzmemo u obzir prednosti, onda bih prije svega želio napomenuti da pruža uvjetno besplatnu struju, koja u naše vrijeme nije jeftina. Da biste malu kuću obezbijedili strujom, morate platiti ogromne račune. Važno je da su moderni vjetrogeneratori visoko kompatibilni s alternativnim izvorima. Na primjer, mogu funkcionirati zajedno s dizel generatorima, stvarajući jedan zatvoreni ciklus.

• Efikasnost direktno zavisi od izbora prostora u kojem će se postaviti
• Mali gubici energije tokom transporta, jer potrošač može biti na bliskoj udaljenosti od izvora
• Ekološki prihvatljiva proizvodnja
• Lako upravljanje, nema potrebe za stalnom obukom osoblja
• Dugotrajna upotreba komponenti, nije potrebna česta zamjena

Optimalna brzina protoka se smatra 5 – 7 m/s. Postoji mnogo mjesta za postizanje ovog pokazatelja. Vrlo često se vjetroelektrana koristi na otvorenom moru na udaljenosti od 15 km. sa obale. Svake godine nivo proizvodnje energije raste za 20%. Ako uzmemo u obzir dalju perspektivu, u tom pogledu prirodni resursi su beskrajni, što se ne može reći za naftu, gas, ugalj itd. Takođe, ne treba zanemariti sigurnost takve industrije. Katastrofe izazvane čovjekom povezane s atomom izazivaju strah cijelog čovječanstva.

Pred očima mi je strašna slika nuklearnog reaktora koji je eksplodirao u nuklearnoj elektrani Černobil 1986. godine. A nesreća u Fukušimi je opisana kao deja vu Černobila. Destruktivne posljedice za sva živa bića nakon ovakvih situacija prisiljavaju mnoge zemlje da odustanu od cijepanja atoma i traže alternativne metode proizvodnje kW.

Nakon što platite određeni iznos, možete uživati ​​u besplatnoj struji nekoliko godina. Neosporna prednost je i to što je moguće kupiti rabljene, a to vam omogućava da još više uštedite.

Za i protiv

I pored svih pozitivnih kvaliteta vjetroelektrana, postoje i negativni aspekti. U većini slučajeva, nedostaci su slični propagandi i kontradiktorni. Razmotrimo najviše replicirane u svim TV programima, novinskim člancima i internet resursima:

• Prvi od nedostataka je što ljudi nisu naučili da kontrolišu prirodne pojave, pa je nemoguće predvidjeti kako će generator raditi određenog dana.
• Još jedan nedostatak vjetrenjača su njihove baterije. Relativno su izdržljivi i stoga se moraju mijenjati svakih 15 godina
• Finansijska ulaganja zahtijevaju velike izdatke. U stvari, nove tehnologije imaju tendenciju da se smanjuju
• Ovisnost o jačini horizontalnog strujanja zraka. Ovaj minus je adekvatniji, jer ne možete uticati na snagu vrtloga
• Negativan uticaj na okolinu zbog efekta buke. Kao što su nedavne studije o ovom pitanju pokazale, nema čvrstih razloga da se to kaže.
• Uništavanje ptica koje padaju u oštrice. Prema statističkoj analizi, vjerovatnoća sudara je ekvivalentna dalekovodu
• Izobličenje prijema signala. Prema procjenama, to je malo vjerovatno, pogotovo što se mnoge stanice nalaze u blizini aerodroma
• One iskrivljuju pejzaž (nepotvrđeno)

Ovo je samo mali dio mitova - horor priča kojima pokušavaju uplašiti ljude. To je razlog i ništa više, jer u praksi rad vjetroelektrane snage 1 MW omogućava uštedu, tokom 20 godina, oko 29 hiljada tona uglja ili 92 hiljade barela nafte. Vodeće zemlje razvijaju alternativni izvor rekordnom brzinom, napuštajući nuklearni kompleks. Njemačka, SAD, Kanada, Kina, Španija aktivno instaliraju opremu u svojim područjima.

Također je potrebno zapamtiti da neke vrste instalacija stvaraju veliku buku. Što je veća snaga instaliranog vjetrogeneratora, to će buka dolaziti iz njega. Mora se postaviti na udaljenosti na kojoj nivo buke iz stanice ne prelazi 40 decibela. U suprotnom ćete stalno imati glavobolju. Oni također ometaju televizijske i radio emisije.

Vertikalni i solarni vetrogeneratori, dizajn i efikasnost, hibridi nove generacije

Vertikala nove generacije, kao što je gore spomenuto, može se razlikovati po vrsti svojih lopatica. Upečatljiv primjer je hiperboloidni vjetrogenerator, u kojem turbina ima hiperboloidni oblik i znatno je superiornija od lopatične vjetroturbine s okomitom osom rotacije. Na primjer, njegova funkcionalna zona je 7...8% površine, a hiperboloid ima radnu zonu od 65...70%. Na osnovu ovakvih turbina u Sjedinjenim Državama su spojena dva alternativna izvora, vjetar i sunce. WindStream Technologies je lansirao 1,2 kW solarni krovni hibridni energetski sistem pod nazivom SolarMill.

Bolotov vjetrogenerator i njegova nezavisnost od vremenskih uvjeta

U posljednje vrijeme velika pažnja se posvećuje malim instalacijama. Jedna od najuspješnijih je Bolotovljeva vjetrenjača. Radi se o elektrani sa vertikalno postavljenom osovinom generatora.

Posebnost opreme je da se ne mora prilagođavati različitim vremenskim uslovima. Bolotovljev generator je sposoban primati protok sa svih strana bez odgovarajućih opcija i potrebe za okretanjem instalacije u drugom smjeru. Rotacijski je sposoban forsirati dolazni tok, zahvaljujući čemu može u potpunosti funkcionirati u vjetrovima bilo koje snage, uključujući oluje.

Još jedna prednost ove vrste je pogodna lokacija generatora, električnog kruga i baterija. Nalaze se na tlu, što čini održavanje opreme vrlo praktičnim.

Jedno sječivo na jarbolu

Inovativni razvoj, smatra se da je s jednom oštricom, a njegova glavna prednost je visoka frekvencija i brzina okretaja. Upravo u njima, umjesto optimalnog broja lopatica, ugrađena je protuteža, koja malo utječe na otpor kretanju zraka.

Vjetrenjača Onipko

Nastavljajući raspravljati o neobičnim opcijama propelera, nemoguće je ne spomenuti vjetrenjaču Onipko, koja se odlikuje lopaticama u obliku stošca. Glavna prednost ovih instalacija je mogućnost prijema i pretvaranja u kW pri brzini protoka od 0,1 m/s. Nasuprot tome, oštrice počinju da se rotiraju brzinom od 3 m/s. Onipko je tih i potpuno bezbedan za spoljašnje okruženje. Nije našla masovnu distribuciju, ali će prema rezultatima istraživanja biti odlična opcija za velike proizvodne pogone koji traže alternativne izvore, jer ima veliku snagu.

U obliku puževe školjke.
Pronalazak kompanije Archimedes, koja se nalazi u Holandiji, smatra se inovativnim otkrićem. Ona je skrenula pažnju javnosti na dizajn tihog tipa koji se može ugraditi direktno na krov višespratnice. Prema istraživanju, jedinica može raditi u kombinaciji sa solarnim panelima i smanjiti ovisnost zgrade o vanjskoj električnoj mreži na nulu. Novi generatori se zovu Liam F1. Oprema izgleda kao mala turbina promjera 1,5 metara i težine 100 kilograma.

Oblik instalacije podsjeća na školjku puža. Turbina se okreće u smjeru hvatanja protoka zraka. Agustin Otegu, izumitelj svjetski poznate Nano Skin spiralne turbine, budućnost čovječanstva ne vidi u ogromnim solarnim panelima i turbinama s velikim rasponom propelera. Preporuča njihovo postavljanje na eksterijeru zgrada. Turbine će početi da se rotiraju sa vetrom i stvaraju energiju koja će se prenositi direktno u električnu mrežu zgrade.

Jedrenje je najbrži hvatač potoka

Alternativa onoj s oštricom je jedrilica. Oštrica vrlo brzo hvata vjetar u leđa i trenutno mu se prilagođava, kao rezultat toga može raditi pri svim brzinama od najmanjih do olujnih. Ova vrsta opreme uopće ne stvara buku niti radio smetnje, laka je za rukovanje i transport, a to je važan faktor.

Neobični uređaji, energija vjetra i njegovi projekti

Postoji mnogo više neobičnih tipova struktura u fazi razvoja. Među njima su od posebnog interesa:

• Sheerwind svojim izgledom podsjeća na muzički instrument
• vjetrogeneratori kompanije TAK, koji podsjećaju na samonoseće ulične svjetiljke
• vjetroagregati na mostovima u obliku pješačkog prelaza
• ljuljačke vjetra koje primaju zračne struje iz svih smjerova
• „vetar sočiva“ prečnika 112 metara
• plutajuće turbine na vjetar iz FLOATGEN korporacije
• razvio Tyer Wind - vjetrogenerator koji svojim oštricama imitira mahanje krila kolibrija
• u obliku prave kuće u kojoj možete živjeti od kompanije TAMEER. Analog ovog razvoja je Anara Tower u Dubaiju

Uskoro će biti postavljene prve svjetske instalacije bez vjetra. Njemačka kompanija Max Bögl Wind AG će ih predstaviti pažnji čovječanstva. Oni će se sastojati od turbina visine 178 metara. Oni će takođe služiti kao rezervoari za vodu. Princip rada sistema je prilično jednostavan: kada ima vjetra, oprema će raditi kao vjetrogenerator, a kada nije vjetrovito, puštaju se u rad hidraulične turbine. Oni proizvode energiju iz vode koja mora teći iz rezervoara niz brdo. Kada se ponovo pojavi, voda će početi da se pumpa nazad u rezervoare. To će osigurati kontinuirani rad elektrane.
Doba „mlinova“ sa kojima se Don Kihot borio u Servantesovoj priči seže u daleku prošlost. Danas industrijski objekti više podsjećaju na unikatna umjetnička djela nego na industrijske instalacije.

Airship iz Altaeros Energies

Svakim danom se pojavljuje sve više ideja u vezi sa razvojem alternativnih izvora, a jednim od najnovijih smatra se generator vazdušnih brodova. Tradicionalne lopatice su prilično bučne, a koeficijent iskorištenja strujanja vjetra dostiže 30%. Upravo ove nedostatke je Altaeros Energies odlučio da ispravi razvojem vazdušnog broda. Ovaj inovativni tip će raditi na visinama do 600 metara. Konvencionalne vjetroturbine s lopaticama ne dostižu ovu granicu visine, ali tu su najsnažniji vjetrovi koji mogu osigurati kontinuirani rad generatora. Oprema je konstrukcija na naduvavanje koja izgleda kao križ između mlina i zračnog broda. Ima turbinu s tri lopatice postavljenu na horizontalnu os.

Posebnost ovakve plutajuće vjetroelektrane je da se njome može upravljati daljinski, ne zahtijeva dodatne troškove održavanja i vrlo je jednostavna za rukovanje. Prema rečima programera, u budućnosti ove instalacije neće biti samo izvori električne energije, već će moći da obezbede pristup Internetu udaljenim delovima sveta koji su daleko od razvoja infrastrukture. Prema dobijenim podacima, može se tvrditi da će masovna proizvodnja ove energetske elektrane biti veliki iskorak u svijetu tehnologije. A rezerva snage zračnog broda dovoljna je za "dva".

Vjetrogenerator "Leteći Holanđanin" i druge leteće instalacije.
Ovaj uređaj je hibrid vazdušnog broda i mlina. Tokom testiranja, zračni brod je podignut na visinu od 107 metara i tu je ostao neko vrijeme. Rezultati su pokazali da su ove vrste instalacija sposobne proizvesti dvostruko više energije od konvencionalnih instalacija koje su instalirane na visokim tornjevima.

Wavestalk Project

Zanimljivo je znati da je za pretvaranje snage valova i oceanskih struja u električnu energiju, projektu Windstalk predložena alternativna opcija - Wavestalk. Uređaj je jedrenja bez oštrice. Svojim oblikom podsjeća na veliku satelitsku antenu, koja se pod utjecajem vjetra naginje naprijed-nazad, stvarajući tako vibracije u hidrauličnom sistemu.

U ovom dizajnu, vjetar je upregnut u jedro, što omogućava konverziju velikih količina kinetičke energije.

Project Windstalk

Jarbol bez lopatica dugo se smatra najuspješnijom opcijom za alternativne izvore električne energije. U Abudhabiju, u gradu Mansard, odlučili su da izgrade elektranu Windstalk. To je skup stabljika ojačanih gumom, širine 30 cm i do 5 cm pri vrhu. Svaka takva stabljika, prema dizajnu, sadrži slojeve elektroda i keramičkih diskova koji su sposobni generirati električnu struju. Vjetar koji trese ove stabljike će komprimirati diskove, zbog čega će se generirati električna struja. Takve vjetroturbine ne stvaraju nikakvu buku niti opasnost po okolinu. Površina koju zauzimaju stabljike u projektu Windstalk prostire se na 2,6 hektara, a njegova snaga je mnogo veća od identičnog broja lopatica koje se mogu nalaziti na istoj teritoriji. Programeri su bili inspirisani da kreiraju takav dizajn trskom na vijku, koji se ravnomerno njiše na vetru.

Vjetrenjača u obliku drveta

Promatranje prirode, kao što je jasno iz gornjeg primjera, uvelike inspirira moderne inženjere. Još jedna potvrda toga je ova struktura koja podsjeća na oblik drveta. Ovaj neobičan koncept predstavili su predstavnici kompanije NewWind. Razvoj se zove Arbre à Vent, visina mu je tri metra, a uređaj je opremljen sa 72 vertikalne mini-turbine koje mogu raditi i pri brzinama vjetra od 7 km/h ili 2 m/s. Vjetrenjača u obliku drveta radi vrlo tiho, osim toga izgleda prilično realistično, a da svojim izgledom ne kvari okolni eksterijer grada ili prigradskog područja.

Najveći hvatač vjetra

Smatra se da je najveća na svijetu ideja Enercona. Snaga elektrane je 7,58 MW. Visina potpornog tornja može varirati ovisno o zahtjevima potrošača, u standardnoj verziji visina je 135 m, a raspon lopatice 126 m. Ukupna masa ove konstrukcije je oko 6000 tona.
Ako govorimo o najvećoj vjetroturbini za proizvodnju električne energije prema rasponu propelera, ona se nalazi u Danskoj. Turbinu su proizveli inženjeri iz LM Wind Power. Raspon lopatica vetrogeneratora je 180m. Ovo je rekordna veličina kojoj nema premca na svijetu. Programeri su samo dali lopaticama veliku veličinu, vjerujući da što su veći drugi dijelovi vjetroturbine, to će više grom pogoditi u nju. Inženjeri su same oštrice opremili posebnom zaštitom, koja preusmjerava pražnjenje od udara groma direktno u zemlju. Također, najveće oštrice su opremljene posebnim premazom, koji ih štiti od abrazivnog habanja, kao i od kiše ili snijega.

Kompanije koje aktivno razvijaju energiju vjetra tvrde da će svijet uskoro vidjeti gigantske građevine s rasponom "lepeze" većim od 200 metara. Prema njihovim prognozama, takav generator će moći neprekidno da radi čak i tokom uragana i opskrbljuje strujom više od 10.000 domova - malog grada. Ostaje nam samo da se nadamo da će im sve uspjeti, a uskoro ćemo moći i zaboraviti na visoke račune za energiju.

Akumulatori za generator

Baterije za AGM vjetrenjače, za razliku od helijumskih, su zapečaćene i sadrže kiseli elektrolit. Proizvodi su vrlo osjetljivi na prekomjerno punjenje i mogu izdržati 200-500 ciklusa. Helijumske baterije su vrsta hemijskog izvora električne energije bez održavanja. Imaju zgušnjivač silika gela u elektrolitu i osjetljivi su na prekomjerno punjenje. Mali broj ciklusa punjenja do 350 puta.

Oklopne baterije se proizvode po jedinstvenoj tehnologiji, smatraju se novom generacijom baterija i imaju poboljšana svojstva. Dug radni vek od 800 do 2 hiljade ciklusa punjenja-pražnjenja. Baterije zavise od temperature okoline. Smanjenje od 1ºS dovodi do smanjenja kapaciteta uređaja za 1%. Ovaj parametar baterije na hladnom vremenu od -25 ºS bit će upola manji od njegovih vrijednosti na +25 ºS.

Koji uređaj odabrati i na šta obratiti pažnju pri odabiru

Kao što se vidi iz navedenih modela, u svijetu se stalno izmišljaju nove električne instalacije koje mogu raditi na prirodnim resursima. Svaki od njih možete uspješno koristiti u svom prigradskom području. Nakon što ste se temeljito upoznali s principom rada vjetroturbina, možete čak pokušati napraviti vlastitu kućnu stanicu, koja će postati odličan analog centralnog dalekovoda i, možda, čak napraviti iskorak u svijetu elektronike.
Klasični krug elektrane koji koristi kontroler, baterije i inverter u krugu.

Pravilo odabira opreme

• Količina snage u kW za opskrbu vašeg doma energijom. Snaga se mora uzeti sa rezervom. Izračunajte broj baterija za skladištenje u slučaju mirnog vremena.
• Prosječna godišnja brzina strujanja zraka. Klimatske karakteristike mjesta stanovanja. Ugradnja nije opravdana u područjima gdje su jaki mrazevi, a postoji i stalna kiša i snijeg.
• Oštrice, odnosno njihov broj. Manje oštrica znači veću efikasnost. Intenzitet buke tokom rada instalacije. Pregledajte proizvođače vjetrogeneratora, recenzije o njima, kao i tehničke karakteristike.

Kako bi se uštedjeli troškovi za opskrbu električnom energijom, vjetrogeneratori se ugrađuju u tvornice i privatne kuće. U ovom članku ćemo pogledati glavne karakteristike, vrste i principe rada vjetrogeneratora.

Dizajn i princip rada vjetrogeneratora

Glavne komponente vjetrogeneratora:

1. Generator - pretvarač mehaničke energije u električnu energiju. Generator puni baterije. Što je veća brzina vjetra, brže se pune baterije.

2. Lopatice vjetroturbine su dio vjetrogeneratora koji je izložen sili vjetra, a zatim djeluje na osovinu generatora.

3. Jarbol - uređaj na koji se montiraju generator i lopatice. Brzina i stabilnost vjetrogeneratora ovisi o visini jarbola.

Dodatne komponente vjetrogeneratora:

1. Kontrolori - uređaj za kontrolu vjetrogeneratora odgovoran za smjer lopatica, karakteristike punjenja baterije i zaštitu vjetrogeneratora. Glavna funkcija kontrolera je pretvaranje varijabilne energije u električnu konstantu.

2. Baterije su uređaji za skladištenje energije koja se koristi kada nema vjetra. Druga funkcija baterije je izjednačavanje i stabilizacija energije koju generiše generator. Punjive baterije daju snagu.

3. Anemoskopi ili uređaji za mjerenje smjera vjetra - prikupljaju i obrađuju podatke o brzini, smjeru i udarima vjetra. Anemoskopi su instalirani na snažnijim vjetrogeneratorima dizajniranim za obradu velikih količina energije.

4. Automatski regulatori snage su dizajnirani da kombinuju vetrogenerator, električnu mrežu, dizel generator ili druge izvore energije.

5. Invertori - uređaji za pretvaranje jednosmerne struje u naizmeničnu, namenjeni za rad kućnih i električnih aparata.

Kada vjetar udari u lopatice vjetrogeneratora, uređaj se okreće. Tokom rada vjetrogeneratora stvara se naizmjenična struja koja ulazi u regulator i pretvara se u jednosmjernu struju. Jednosmjerna struja puni baterije koje obezbjeđuju električnu energiju privatnoj kući ili velikom preduzeću. Ali, za rad većine električnih uređaja potrebna je izmjenična jednofazna ili trofazna struja, koja se stvara u pretvaraču.

Opcije za korištenje vjetrogeneratora u sistemu napajanja:

• rad vjetroturbine s baterijom u autonomnom načinu rada;
• paralelni rad vjetrogeneratora pomoću baterija i solarnih panela;
• rad vjetrogeneratora uz paralelnu upotrebu pomoćnog (dizel, benzin ili plin) generatora;
• paralelni rad vjetrogeneratora i konvencionalne električne mreže.

Prednosti korištenja vjetrogeneratora:

• dobijanje ekološki prihvatljive, sigurne i pouzdane električne energije,
• smanjenje troškova električne energije;
• tihi rad uređaja;

• Najveću količinu energije vjetrogenerator proizvodi u jesen ili zimu, kada postoji veća potražnja za električnom energijom za grijanje prostorija;
• cijena vjetrogeneratora je mnogo niža od cijene alternativnih izvora električne energije;
• sposobnost vjetrogeneratora da radi paralelno s drugim izvorima električne energije;
• mogućnost odabira snage vjetroturbine, ovisno o vrsti terena i količini potrebne električne energije;
• mogućnost korištenja vjetrogeneratora na jahtama ili brodovima;
• Nakon što se potroši na vjetroturbinu, opskrba električnom energijom se osigurava najmanje 20 godina.

Vrste vjetroturbina

Ovisno o smještaju turbina razlikuju se vjetrogeneratori:

• vertikalni tip,
• horizontalni tip.

Vetrogenerator vertikalnog tipa ima turbinu postavljenu okomito u odnosu na površinu zemlje, a horizontalni je suprotno. Vertikalni generator vjetra lako hvata i najmanji povjetarac, dok je horizontalni snažniji u pretvaranju energije.

Vrste vertikalnih vjetrogeneratora:

1. Pronalazak vertikalnog vjetrogeneratora pripada švedskom pronalazaču Savonijusu. Vertikalna vjetrenjača se sastoji od dva cilindra koji imaju okomitu os rotacije. Bez obzira na jačinu i smjer vjetra, vertikalna vjetrenjača stalno rotira oko svoje ose. Glavni nedostatak vertikalnog vjetrogeneratora je nepotpuno korištenje energije vjetra. Tokom istraživanja je otkriveno da vertikalna vjetroturbina koristi samo trećinu energije vjetra.

2. Vertikalna vjetrenjača s Darrieus rotorom izumljena je nekoliko decenija kasnije nego inače. Rotacioni vetrogenerator ima dve ili tri lopatice i rotor. Vjetrogeneratori sa rotorom su jednostavni za proizvodnju i jednostavni za instalaciju. Glavni nedostatak takvog vjetrogeneratora je da se rotor mora pokrenuti ručno.

3. Vjetrogenerator sa vertikalnom osom rotacije i helikoidnim rotorom - ima uvrnute lopatice. koji obezbeđuju ravnomernu rotaciju vetrogeneratora. Prednost: smanjeno opterećenje ležajeva, čime se produžava vijek trajanja uređaja. Nedostaci: visoka cijena, teška instalacija.

4. Vertikalni vjetrogenerator sa višeslojnim rotorom je najefikasniji uređaj za obradu energije vjetra. Ima složen rotor, koji se sastoji od velikog broja lopatica.

5. Ortogonalni vjetrogeneratori ne zahtijevaju veliku brzinu vjetra. Za rad takvog uređaja prikladna je brzina vjetra od 0,7 m/s. Ortogonalne vertikalne vjetroturbine imaju visoke tehničke karakteristike, tihu rotaciju motora i zanimljiv dizajn. Dizajn ortogonalnog vjetrogeneratora temelji se na vertikalnoj osi rotacije i nekoliko lopatica koje se nalaze na određenoj udaljenosti od ose. Unatoč velikom broju prednosti, ortogonalna vjetroturbina ima nedostatke:

• male linije servisnih čvorova za podršku;
• lopatice su masivnije od onih kod konvencionalnih vjetrogeneratora;
• Velika težina jedinice otežava instalaciju uređaja.

Horizontalni vjetrogeneratori imaju veću efikasnost. Glavni nedostatak horizontalnih vjetrogeneratora je potreba za stalnim traženjem vjetra pomoću vremenske lopatice, koja se postavlja odvojeno od uređaja.

Horizontalni vjetrogeneratori se dijele na:

• uređaji s jednom oštricom - odlikuju se velikom brzinom rotacije, malom težinom i laganim dizajnom;
• vjetrogeneratori s dvije lopatice - slični su po dizajnu vjetrogeneratorima s jednom lopaticom, samo se razlikuju po broju lopatica;
• vjetroturbine s tri lopatice imaju najveću snagu od oko 7 mW i smatraju se jednim od najpopularnijih među vjetrogeneratorima namijenjenim za kućnu upotrebu;
• Vjetrogeneratori s više lopatica imaju od četiri do pedeset lopatica; ovi uređaji se koriste za osiguranje rada vodovodnih instalacija.

U odnosu na broj lopatica, svi vetrogeneratori se dele na:

• sa jednom oštricom,
• dvije oštrice,
• tri oštrice,
• multi-lobed.

Na osnovu materijala koji čine vjetroturbinu, postoje:

• vjetrogeneratori tipa jedra,
• Vjetrogeneratori krutog tipa izrađeni su od stakloplastike ili metala.

U zavisnosti od nagibne karakteristike propelera, vetrogeneratori se dele na:

• uređaji za mjerenje koraka,
• uređaji sa fiksnim nagibom.

Vjetrogenerator s promjenjivim korakom ima prilično složen dizajn, ali u isto vrijeme povećanu brzinu rotacije. Vjetrogenerator fiksnog nagiba je pouzdan i jednostavan.

Svi vjetrogeneratori se konvencionalno dijele u dvije vrste:

• industrijski vjetrogeneratori;
• kućni vetrogeneratori.

Industrijske vjetroturbine se koriste za proizvodnju velikih količina električne energije. Postavljanje vjetroparka koji se sastoji od nekoliko desetina ili stotina vjetrogeneratora zahtijeva temeljno istraživanje područja koje se provodi godinu ili dvije. Industrijski vjetrogeneratori omogućavaju proizvodnju električne energije za opskrbu električnom energijom nekoliko desetina domova ili određene proizvodnje.

Vjetrogenerator za dom može značajno smanjiti troškove električne energije i osigurati neovisnost od rada opće električne mreže.

1. Prije odabira vjetrogeneratora, potrebno je odrediti snagu i funkcionalnu namjenu ovog uređaja.

2. Pažljivo proučite tipove vjetroagregata i upoznajte se sa klimatskim uslovima regije u kojoj se vjetrogenerator planira instalirati.

3. Odrediti izlaznu snagu vjetrenjače, koja direktno zavisi od snage pretvarača (invertera). Drugi naziv za izlaznu snagu je vršno opterećenje - ukupnost broja uređaja koji će istovremeno raditi s vjetrogeneratorom. Odnosno, izlazna snaga je definirana kao ukupna snaga vjetroturbine. Čak i uz rijetku, ali veliku potrošnju električne energije, trebali biste odabrati vjetrogenerator velike snage. Za povećanje izlazne snage potrebno je instalirati više pretvarača.

4. Vrijeme neprekidnog rada uređaja je određeno snagom baterije koja je ugrađena na vjetrenjaču. U mirnom vremenu, baterije obezbjeđuju struju u prostoriji.

5. Brzina punjenja baterije određena je snagom uređaja, brzinom vjetra, visinom ugradnje i topografijom područja gdje je vjetrogenerator instaliran. Što je veća snaga vjetrogeneratora, brže se pune baterije. Za konstantnu potrošnju električne energije ili slab vjetar, odaberite snažnije modele vjetroturbina. Da biste povećali brzinu punjenja baterije, trebate povezati nekoliko generatora na vjetroturbinu.

6. Ne treba kupovati puno baterija kada je vjetar slab, jer vjetrogenerator neće imati vremena da napuni sve baterije. Ako baterije nisu do kraja napunjene, to dovodi do njihovog brzog kvara, pa broj baterija treba računati na osnovu potrošnje energije svih električnih uređaja u kući.

7. Da biste kupili vjetrenjaču, obratite pažnju na glavni faktor - energiju koju proizvodi uređaj. Ovaj kriterij je specificiran u tehničkim karakteristikama vjetrogeneratora.

8. Da biste odredili potrošnju energije kuće u kojoj će biti ugrađena vjetroturbina, potrebno je pogledati račune za struju za posljednjih 12 mjeseci i izvesti minimalni, prosječni i maksimalni faktor potrošnje energije.

9. Koristeći istraživanje najbliže meteorološke stanice, saznajte o prosječnoj godišnjoj brzini vjetra na predloženom mjestu postavljanja vjetroturbine. Optimalan rad vjetrogeneratora je osiguran pri brzini vjetra od 5 m/s.

10. Bolje je ugraditi vjetrogenerator kao dodatni izvor energije uparen sa dizel ili benzinskim generatorom.

11. Testirajte vjetrogenerator u radu, obratite pažnju na nivo buke i potrebu održavanja vjetroturbine. Neki snažni vjetrogeneratori imaju prilično visok nivo buke, što dovodi do nelagode i problema sa susjedima.

12. Prosječan vijek trajanja vjetrogeneratora je šest do sedam godina.

13. Bolje je dati prednost vjetrogeneratoru čije su oštrice izrađene od tvrdih materijala: stakloplastike ili metala.

14. Obratite pažnju na optimalan rad vjetrogeneratora pri prosječnoj brzini vjetra, što je tipično za ovo područje.

15. Vetrogeneratori bez zupčanika su mnogo jednostavniji za ugradnju, lako se sklapaju i ne zahtevaju dodatno održavanje, dok vetrogeneratori bez reduktora i pored složenosti ugradnje daju veću snagu i kvalitetniji rad vetroturbina.

16. Ne treba obraćati pažnju na takve reklamne slogane da vjetrogenerator ima poboljšani dizajn, magnetnu levitaciju ili veliki kontroler, u većini slučajeva takvo oglašavanje ima za cilj da dobijete više novca za običan vjetrogenerator.

17. Prilikom kupovine vetrogeneratora zahtevajte garanciju i ispunjenje svih obaveza proizvođača vetrogeneratora prema kupcu. Na primjer, prisutnost pričvršćivača je komplet vjetrogeneratora, koji uključuje sve komponente: pretvarače, generatore, baterije. Pri kupovini ovih uređaja od različitih proizvođača povećava se rizik od nepravilnog rada vjetrogeneratora.

18. Formula za proračun snage vjetrogeneratora: P = 0,5 * rho * S * Wed * V3 * ng * nb. P - snaga vjetrogeneratora, rho - vrijednost oznake gustine zraka, S - vrijednost površine bacanja rotora, Cp - koeficijent aerodinamičkog djelovanja, V - vrijednost brzine vjetra, ng - efikasnost radijatora, nb - ako postoji mjenjač. Efikasnost menjača.

19. Cijena vjetrogeneratora direktno zavisi od sljedećih faktora:

• broj oštrica,
• snaga baterije,
• snaga generatora,
• broj invertera,
• materijal oštrice,
• prisustvo mjenjača,
• nazivna snaga vjetroturbine,
• tip vjetrogeneratora: horizontalni, vertikalni,
• materijal od kojeg je napravljena instalacija,
• dostupnost dodatnih komponenti.

Pregled proizvođača vjetrogeneratora

Da biste kupili vjetrogenerator, prvo morate izračunati snagu vjetrogeneratora i potrošenu električnu energiju. Nakon proračuna obratite pažnju na cijenu vjetrenjače.

Prve pozicije u proizvodnji vjetrogeneratora zauzimaju Njemačka, Danska i Francuska. Prije nekoliko decenija počela je proizvodnja ruskih vjetrogeneratora, koji u poređenju sa stranim modelima zahtijevaju poboljšanje.

Pogledajmo glavne popularne proizvođače vjetrogeneratora za dom:

1. AEOLOS (Danska)

Karakteristike AEOLOS vjetrogeneratora:

• kompanija razvija vjetrogeneratore više od 35 godina;
• snaga vertikalnih vjetrogeneratora kreće se od 500 W do 500 kW;
• snaga horizontalnih vjetroturbina - 300-10000 W;
• obim primene vetrogeneratora: privatni sektor, poljoprivreda, snabdevanje električnom energijom sela i škola;
• visok nivo proizvodnje električne energije;
• upotreba generatora bez mjenjača osigurava visoku razinu pouzdanosti vjetroturbine;
• niska cijena održavanja;
• visok nivo sigurnosti osigurava funkcija praćenja položaja uređaja vjetrogeneratora;
• prisustvo elektronskog kočionog sistema.

Tehničke karakteristike AEOLOS H 1kW:

• nazivna snaga: 1 kW;
• maksimalna vrijednost snage: 1,5 kW;
• izlazni napon: 48 V;
• karakteristike lopatica: 3 komada, materijal - fiberglas;
• karakteristike generatora: trofazni magnetoelektrični generator koji obezbeđuje jednosmernu struju;
• efikasnost: manja od 0,95;
• garancijske linije: 5 godina;
• maksimalni vijek trajanja: 20 godina.

2. ENERCON (Njemačka)

Posebnosti:

• snaga ENERCON vjetrogeneratora od 330 W do 7,58 MW;
• prisustvo generatora prstena;
• nedostatak prijenosa;
• ispunjavaju svjetske standarde kvaliteta: pouzdanost i izdržljivost.

Tehničke karakteristike ENERCON E80:

• nazivna snaga: 80 kW;
• visina tornja: 53 m;
• nazivna brzina vjetra: 12 m/s;
• maksimalna brzina vjetra: 30 m/s;
• broj oštrica: 3 komada;
• prečnik rotora: 18 m.

3. AMPAIR (UK)

Karakteristike obima upotrebe:

• čamci;
• čamci;
• daljinski autonomni sistemi napajanja.

Posebnosti:

• mala velicina;
• jednostavna instalacija;
• Mogućnost ugradnje u ograničen prostor;
• visok kvalitet i pouzdanost.

Tehničke karakteristike Ampaira 100:

• nazivna snaga: 100 W;
• napon generatora: 12 W;
• karakteristike oštrica: 6 komada;
• potrebna brzina vjetra: od 3 m/s;
• cijena: 2700 dolara.

4. fer vjetar (Belgija)

Posebnosti:

• Mogućnost korištenja u privatnoj kući, hotelu, benzinskoj pumpi, na imanju;
• visok nivo evropskog kvaliteta;
• proizvodnja oštrica je belgijska;
• porijeklo generatora je finsko;
• Njemačka kompanija proizvodi pretvarače i kontrolere;
• ispitivanje i inspekcija svake vjetroturbine;
• maksimalni udari vjetra 55 m/s;
• Sigurnosni sistem je potpuno automatiziran;
• postoji pasivno aerodinamičko kočenje;
• Vjetroturbine Fair Wind koriste se zajedno sa instalacijama solarnih panela;
• Velika varijacija u snazi ​​pomoći će vam da odaberete vjetroturbinu za svaku lokaciju pojedinačno.

Tehničke karakteristike Fair Wind F16:

• nazivna snaga: 10 kW;
• promjer vjetrobrana: 4 m;
• nazivna brzina vjetra: 15 m/s;
• minimalna brzina vjetra: 3 m/s;
• broj lopatica: 3 komada, od avio aluminijuma;
• prečnik rotora: 18 m;
• cijena: 20.000 dolara.

5. Fuller Wind (SAD)

Posebnosti:

• potpuno odsustvo oštrica;
• kompaktnost upotrebe;
• niska cijena u odnosu na klasične vjetrogeneratore;
• osnova vetrogeneratora je Tesla turbina, koja se sastoji od velikog broja metalnih diskova koji su odvojeni prstenastim zaptivkama;
• visok nivo produktivnosti električne energije.

6. Fortiss (Holandija)

Posebnosti:

• upotreba: napajanje za kuće, nabavka telekomunikacione opreme, sistemi za prečišćavanje vode;
• osiguranje potpune nezavisnosti od industrijskih izvora električne energije;
• moguće je zajedničko korištenje vjetroturbina i tradicionalnih izvora energije;
• stabilno napajanje i niži troškovi električne energije;
• jednostavnost dizajna i lakoća ugradnje vjetrogeneratora;
• mogućnost korištenja solarnih panela ili dizel generatora;
• nizak nivo buke;
• visok nivo sigurnosti.

Tehničke karakteristike Fortiss Montana 5.8:

• karakteristike generatora: sinhroni generator magnetnog tipa;
• maksimalna brzina vjetra: 55 m/s;
• broj oštrica: 3 komada;
• potrebna brzina vjetra: od 2,5 m/s;
• Opcije kočionog sistema: mehanički, električni;
• cijena: 20.000 dolara.

Vrste vjetrogeneratora

Vjetroturbine se mogu razlikovati po:
— broj lopatica;
— vrsta materijala oštrice;
— vertikalni ili horizontalni položaj montažne ose;
— korak po korak verzija oštrica.

Po dizajnu, vjetrogeneratori su podijeljeni prema broju lopatica: jednostruki, dvokraki, trokraki i višekraki. Prisustvo velikog broja lopatica omogućava im da se rotiraju uz vrlo malo vjetra. Dizajn lopatica se može podijeliti na krute i jedra. Vetroturbine za jedrenje su jeftinije od drugih, ali zahtijevaju česte popravke.

Jedna od vrsta vjetrogeneratora je horizontalna

Vertikalni vjetrogeneratori počinju rotirati pri slabom vjetru. Ne treba im vremenska lopatica. Međutim, oni su inferiorniji u snazi ​​od vjetrenjača s horizontalnom osom. Nagib lopatica vjetrogeneratora može biti fiksni ili promjenjiv. Promjenjivi nagib lopatica omogućava povećanje brzine rotacije. Ove vjetrenjače su skuplje. Dizajn vjetroturbina s fiksnim nagibom je pouzdan i jednostavan.

Vertikalni generator

Ove vjetrenjače su jeftinije za održavanje jer su postavljene na niskoj visini. Također imaju manje pokretnih dijelova i lakši su za popravku i proizvodnju. Ovu opciju instalacije lako je napraviti vlastitim rukama.

Vertikalni generator vjetra

Dizajn vetrogeneratora sa optimalnim lopaticama i jedinstvenim rotorom obezbeđuje visoku efikasnost i ne zavisi od smera vetra. Vjetrogeneratori vertikalnog dizajna su tihi. Vertikalni generator vjetra ima nekoliko tipova dizajna.

Ortogonalni vjetrogeneratori

Ortogonalni generator vjetra

Takve vjetrenjače imaju nekoliko paralelnih lopatica koje su postavljene na udaljenosti od vertikalne ose. Smjer vjetra ne utiče na rad ortogonalnih vjetrenjača. Postavljaju se u nivou tla, što olakšava instalaciju i rad instalacije.

Vjetrogeneratori bazirani na Savonius rotoru

Oštrice ove instalacije su posebni polucilindri koji stvaraju veliki obrtni moment. Nedostaci ovih vjetrenjača uključuju veliku potrošnju materijala i nisku efikasnost. Da bi se postigao veliki obrtni moment sa Savonius rotorom, takođe je instaliran Darrieus rotor.

Vjetroturbine sa Daria rotorom

Uz Darrieus rotor, ove jedinice imaju niz parova lopatica originalnog dizajna za poboljšanje aerodinamike. Prednost ovih instalacija je mogućnost njihove ugradnje u prizemlju.

Helikoidni vjetrogeneratori.

Oni su modifikacija ortogonalnih rotora sa posebnom konfiguracijom lopatica, koja daje jednoliku rotaciju rotora. Smanjenjem opterećenja rotorskih elemenata povećava se njihov vijek trajanja.

Vjetrogeneratori bazirani na rotoru Daria

Vetroturbine sa više lopatica

Vetrogeneratori sa više lopatica

Vjetroturbine ovog tipa su modificirana verzija ortogonalnih rotora. Oštrice na ovim instalacijama postavljene su u nekoliko redova. Prvi red fiksnih lopatica usmjerava strujanje vjetra na lopatice.

Vetrogenerator za jedrenje

Glavna prednost ove instalacije je mogućnost rada pri slabom vjetru od 0,5 m/s. Vetrogenerator za jedrenje može se instalirati bilo gdje, na bilo kojoj visini.

Vetrogenerator za jedrenje

Prednosti uključuju: nisku brzinu vjetra, brzu reakciju na vjetar, lakoću konstrukcije, dostupnost materijala, održavanje, mogućnost izrade vjetrenjače vlastitim rukama. Nedostatak je mogućnost loma pri jakom vjetru.

Horizontalni vjetrogenerator

Horizontalni vjetrogenerator

Ove instalacije mogu imati različit broj noževa. Da bi vjetrogenerator radio, važno je odabrati ispravan smjer vjetra. Efikasnost instalacije postiže se malim napadnim uglom lopatica i mogućnošću njihovog podešavanja. Takvi vjetrogeneratori imaju male dimenzije i težinu.

Opis i karakteristike različitih tipova vjetrogeneratora, njihove snage i slabosti te primjena u različitim oblastima.

Kalkulacija

Ako je poznata prosječna brzina vjetra, onda je manipuliranjem vrijednosti prečnika propelera ili njegove površine moguće izvesti odgovarajuću snagu instalacije koja je potrebna.

P = 2D*3V/7000, kW, gdje
P - snaga;
D - prečnik vijka u m;
V - brzina vjetra u m/s.

Ova formula za izračunavanje efikasnosti vjetrogeneratora vrijedi samo za horizontalni tip.

Vrste

Trenutno postoje 2 vrste vjetrogeneratora u masovnoj proizvodnji:

Ali oni imaju ozbiljan nedostatak - malu brzinu. Da bi se ovo prevazišlo, koriste se pojačani menjači, što donekle smanjuje efikasnost.

Prednosti:

• Velika brzina rotacije, ovo vam omogućava da se povežete na generator, što povećava efikasnost;
• Jednostavnost proizvodnje;
• Veliki izbor modela.

Nedostaci:

• Visok nivo buke i ultrazvučnog zagađenja. Ovo može biti opasno po zdravlje ljudi. Dakle, industrijski proizvodni kapaciteti se nalaze na nenaseljenim mjestima;
• Potreba za korištenjem stabilizatora i uređaja za usmjeravanje strujanja vjetra;
• Brzina rotacije je obrnuto proporcionalna broju noževa, tako da industrijski modeli rijetko koriste više od tri noža.

Rad na prevazilaženju posljednjeg nedostatka traje već duže vrijeme. Razvijeno je i proizvedeno nekoliko malih modela vjetrogeneratora. Njihova efikasnost je prilično visoka za njihovu klasu snage, zbog originalne strukture oštrice.

Područje otpora vjetra u ovom modelu je minimalno; može raditi pri sili vjetra od 2 m/s i proizvoditi 30 W. Ali s obzirom na to da trenje i drugi gubici kod modela ove klase troše i do 40% energije, preostalih 18 W nije dovoljno ni za osvjetljenje jednom sijalicom. Za korištenje u seoskoj kući ili u privatnoj kući potrebno vam je nešto ozbiljnije.

Izbor modela

Trošak seta vjetrogeneratora, invertera, jarbola, SHAVR - ormara za automatske prijenose direktno ovisi o snazi ​​i efikasnosti.

Maksimalna snaga kW	Prečnik rotora m	Visina jarbola	Nazivna brzina m/s	voltaža
0,55	2,5	6	8	24
2,6	3,2	9	9	120
6,5	6,4	12	10	240
11,2	8	12	10	240
22	10	18	12	360

Kao što vidite, da bi imanje u potpunosti ili djelomično opskrbilo strujom, potrebni su generatori velike snage, koje je prilično problematično instalirati sami. U svakom slučaju, velika kapitalna ulaganja i potreba za ugradnjom jarbola pomoću posebne opreme značajno smanjuju popularnost vjetroenergetskih sistema za privatnu upotrebu.

Postoje prijenosni vjetrogeneratori male snage koje možete ponijeti sa sobom na putovanje. Ovi modeli su kompaktni, brzo se postavljaju na licu mjesta, ne zahtijevaju posebnu njegu i daju dovoljno energije za ugodan provod u prirodi.

I iako je maksimalna snaga ovog modela samo 450 W, to je dovoljno za osvjetljavanje cijelog kampa i omogućava korištenje kućanskih električnih uređaja daleko od civilizacije.

Za srednja i mala preduzeća, instaliranje nekoliko vetrogeneracionih stanica moglo bi da obezbedi značajne uštede u troškovima energije. Mnoge evropske kompanije bave se proizvodnjom proizvoda ove vrste.

Riječ je o složenim inženjerskim sistemima koji zahtijevaju prevenciju i održavanje, ali njihova nazivna snaga je takva da može pokriti potrebe cjelokupne proizvodnje. Na primjer, u Teksasu, na najvećoj vjetroelektrani u Sjedinjenim Državama, samo 420 takvih generatora proizvodi 735 megavata godišnje.

Najnovija dešavanja

Napredak ne miruje, a nova dostignuća podižu efikasnost vjetrogeneratora na nove visine, doslovno. Jedan od radno intenzivnih dijelova pri stvaranju vjetroelektrane bila je ugradnja zemaljskih sistema: jarbol, generator, rotor, lopatice. Na malim visinama, blizu tla, tokovi vjetra nisu konstantni, a podizanje proizvodnog kapaciteta na veliku visinu čini jarbol previše složenim i skupim.

Sada se ovo može izbjeći. Kompanija Makani Power razvila je leteći vjetrogenerator - krilo, koji, kada se lansira na visoku visinu od 550 m, može proizvesti do 1 MW električne energije godišnje.

Povratak