Sve o vetroturbinama

Za poboljšanje uslova života čovečanstvo koristi vodu i razne minerale. U poslednje vreme su postali popularni alternativni izvori energije, posebno energija vetra. Zahvaljujući ovom drugom, ljudi su naučili da dobijaju energiju za domaće i industrijske potrebe.

Zbog činjenice da se potrebe za energetskim resursima svakodnevno povećavaju, a zalihe uobičajenih energenata smanjuju, upotreba alternativnih izvora energije postaje sve aktuelnija svakim danom. Nedavno su naučnici i inženjeri dizajna kreirali nove modele vetroturbina. Upotreba najnovijih tehnologija poboljšava karakteristike kvaliteta jedinica i smanjuje broj negativnih aspekata u strukturama.

Vetrogenerator je vrsta tehničkog uređaja koji pretvara kinetičku energiju vetra u električnu energiju.

Vetrogeneratori se koriste na različitim mestima, najčešće otvorenim površinama, gde je potencijal vetra najveći. Stanice alternativnih izvora energije postavljaju se na planinama, u plitkim vodama, ostrvima i poljima. Savremene instalacije mogu generisati električnu energiju čak i sa malom jačinom vetra. Zbog ove mogućnosti vetrogeneratori se koriste za snabdevanje električnom energijom objekata različitih kapaciteta.

• Stacionarni vetropark može da obezbedi električnu energiju privatnoj kući ili malom industrijskom objektu. Tokom odsustva vetra, rezerva energije će se akumulirati, a zatim koristiti iz baterije.

• Vetroturbine srednje snage može se koristiti na farmama ili u kućama koje su udaljene od sistema grejanja. U ovom slučaju, ovaj izvor električne energije može se koristiti za zagrevanje prostora.

Vetrogenerator se napaja energijom vetra. Dizajn ovog uređaja treba da sadrži sledeće elemente:

• lopatice turbine ili propeler;
• turbina;
• električni generator;
• osa električnog generatora;
• pretvarač, čija je funkcija pretvaranje naizmenične struje u jednosmernu;
• mehanizam koji rotira lopatice;
• mehanizam koji rotira turbinu;
• батерија;
• jarbol;
• kontroler rotacionog pokreta;
• damper;
• senzor vetra;
• drška merača vetra;
• gondola i drugi elementi.

Industrijske jedinice imaju orman za napajanje, gromobran, mehanizam za zamah, pouzdan temelj, uređaj za gašenje požara, telekomunikacije.

Vetrogenerator se smatra uređajem koji pretvara energiju vetra u električnu. Prethodnici savremenih jedinica su mlinovi koji proizvode brašno od zrna. Međutim, dijagram povezivanja i princip rada generatora se praktično nisu promenili.

1. Zahvaljujući sili vetra, lopatice počinju da se rotiraju, čiji se obrtni moment prenosi na osovinu generatora.
2. Rotacijom rotora stvara se trofazna naizmenična struja.
3. Preko kontrolera se naizmenična struja šalje na bateriju. Baterija je neophodna da bi se stvorio stabilan rad vetrogeneratora. Ako postoji vetar, jedinica puni bateriju.
4. Da bi se zaštitili od uragana u sistemu za proizvodnju energije vetra, postoje elementi koji odvraćaju točak vetra od vetra. Ovo se dešava preklapanjem repa ili kočenjem točka pomoću električne kočnice.
5. Da biste napunili bateriju, moraćete da instalirate kontroler. Funkcije poslednjeg uključuju praćenje punjenja baterije kako bi se sprečio njen kvar. Ako je potrebno, ovaj uređaj može izbaciti višak energije na balast.
6. Baterije imaju konstantan nizak napon, ali treba da stigne do potrošača sa naponom od 220 volti. Iz tog razloga se invertori ugrađuju u vetrogeneratore. Potonji su sposobni da pretvaraju naizmeničnu struju u jednosmernu, povećavajući njen indikator snage na 220 volti. Ako pretvarač nije instaliran, biće neophodno koristiti samo one uređaje koji su ocenjeni za niski napon.
7. Transformisana struja se šalje potrošaču za napajanje grejnih baterija, osvetljenja prostorije i kućnih aparata.

Klasifikacija vetroelektrana je zasnovana na sledećim kriterijumima.

1. Broj lopatica. Trenutno u prodaji možete pronaći vetrenjaču sa jednom lopaticom, sa niskim lopaticama i sa više lopatica. Što manje lopatica generator ima, to će biti veća brzina njegovog motora.
2. Indikator nazivne snage. Stanice za domaćinstvo proizvode do 15 kW, poluindustrijske - do 100, a industrijske - više od 100 kW.
3. Pravac osovine. Vetroturbine mogu biti i vertikalne i horizontalne, svaka vrsta ima svoje prednosti i mane.

Oni koji žele da steknu alternativni izvor energije mogu kupiti vetrogenerator sa rotorom, kinetički, vorteks, jedro, mobilni.

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

1. zemaljski. Takve vetrenjače se smatraju najčešćim, postavljaju se na brda, uzvišenja, unapred pripremljena mesta. Ugradnja takvih instalacija vrši se pomoću skupe opreme, jer se konstrukcijski elementi moraju učvrstiti na visokoj visini.
2. Obalne stanice se grade u priobalnom delu mora i okeana. Na rad generatora utiče morski povetarac, zbog čega rotacioni uređaj proizvodi energiju 24 sata.
3. Offshore. Vetroturbine ovog tipa postavljaju se na moru, obično na udaljenosti od oko 10 metara od obale. Takvi uređaji generišu energiju iz običnog vetra na moru. Nakon toga, energija ide na obalu kroz poseban kabl.

Vertikalne vetroturbine karakteriše vertikalna osa rotacije u odnosu na tlo. Ovaj uređaj je, zauzvrat, podeljen na 3 tipa.

• Sa rotorom Savounis. Struktura uključuje nekoliko polucilindričnih elemenata. Rotacija ose jedinice se dešava stalno i ne zavisi od jačine i pravca vetra. Prednosti ovog generatora uključuju visok nivo proizvodnosti, visokokvalitetan startni moment, kao i sposobnost da funkcioniše čak i uz malu snagu vetra. Nedostaci uređaja: niska efikasnost rada lopatica, potreba za velikom količinom materijala u procesu proizvodnje.

• Sa Darijevim rotorom. Na osi rotacije uređaja nalazi se nekoliko lopatica, koje zajedno imaju oblik trake.Prednosti generatora se smatraju odsustvom potrebe da se fokusira na protok vazduha, odsustvo poteškoća u procesu proizvodnje, jednostavno i praktično održavanje. Nedostaci jedinice su niska efikasnost, kratak ciklus remonta i loše samopokretanje.

• Sa spiralnim rotorom. Vetrogenerator ovog tipa je modifikacija prethodne verzije. Njegove prednosti leže u dugom periodu rada i malom opterećenju mehanizama i potpornih jedinica. Nedostaci jedinice su visoka cena strukture, težak i složen proces proizvodnje lopatica.

Osa horizontalnog rotora u ovom uređaju je paralelna sa površinom zemlje. One su jednokrake, dvokrake, trokrake, a takođe i višesečive, kod kojih broj sečiva dostiže 50 komada. Prednosti ove vrste vetroturbina su visoka efikasnost. Nedostaci jedinice su sledeći:

• potreba za orijentacijom prema smeru vazdušnih tokova;
• potreba za ugradnjom visokih konstrukcija - što je instalacija veća, to će biti moćnija;
• potreba za podlogom za naknadnu ugradnju jarbola (ovo doprinosi povećanju troškova procesa);
• visok nivo buke;
• opasnost za ptice koje lete.

Generatori energije sa lopaticama imaju oblik propelera. U ovom slučaju, lopatice primaju energiju protoka vazduha i prerađuju je u rotaciono kretanje.

Horizontalne vetroturbine imaju impelere sa lopaticama, kojih može biti određeni broj. Obično ih ima 3. U zavisnosti od broja lopatica, snaga uređaja može se povećati ili smanjiti. Jasna prednost ove vrste vetroturbina je ravnomerna raspodela opterećenja na potisnom ležaju. Nedostatak jedinice je u tome što ugradnja takve strukture zahteva mnogo dodatnih materijala i troškova rada.

Vetrogeneratori se trenutno smatraju najefikasnijim. Razlog za to je optimalna kombinacija područja sečiva sa njihovom konfiguracijom. Prednosti dizajna bez sečiva uključuju visok nivo efikasnosti, nisku buku, što je uzrokovano malim dimenzijama uređaja. Pored toga, ove jedinice se ne urušavaju u jakim vetrovima i ne predstavljaju opasnost za druge i ptice.

Vetrenjača turbinskog tipa se koristi u gradovima i gradovima, uz njenu pomoć moguće je obezbediti privatnu kuću i letnjikovac sa osvetljenjem. Takav generator praktično nema nedostataka.

Glavne prednosti vetrogeneratora su sledeće:

• ekološka sigurnost - rad instalacija ne šteti životnoj sredini i živim organizmima;
• nedostatak složenosti u dizajnu;
• jednostavnost upotrebe i upravljanja;
• nezavisnost od električnih mreža.

Među nedostacima ovih uređaja, stručnjaci razlikuju sledeće:

• високи трошкови;
• mogućnost da se isplati tek nakon 5 godina;
• niska efikasnost, mala snaga;
• potreba za skupom opremom.

Uređaji za generisanje energije iz vetra mogu biti različitih veličina. Njihova snaga zavisi od veličine vetrenjača, visine jarbola i brzine vetra. Najveća jedinica ima stub dužine 135 m, a prečnik rotora 127 m. Dakle, njegova ukupna visina dostiže 198 metara. Velike vetroturbine velike visine i dugih lopatica pogodne su za snabdevanje energijom malim industrijskim preduzećima, farmama. Kompaktniji modeli mogu se instalirati kod kuće ili na selu.

Trenutno se proizvode vetrenjače marširajućeg tipa sa lopaticama prečnika od 0,75 do 60 metara. Prema mišljenju stručnjaka, dimenzije generatora ne bi trebalo da budu grandiozne, jer je mala prenosiva instalacija pogodna za proizvodnju male količine energije. Najmanji model jedinice je visok 0,4 metra i teži manje od 2 kilograma.

Danas je proizvodnja vetroturbina uspostavljena u mnogim zemljama sveta. Na tržištu možete pronaći modele i jedinice ruske proizvodnje iz Kine. Od domaćih proizvođača, najpopularnije su sledeće firme:

• "Vetar-svetlost";
• Rkraft;
• SKB Iskra;
• Sapsan-Energia;
• "Енергија ветра".

Strani proizvođači generatora su takođe veoma popularni:

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

Međutim, vredi zapamtiti da upotreba takvih vetrogeneratora podrazumeva upotrebu skupih popravki, kao i rezervnih delova, koje je skoro nemoguće naći u domaćim prodavnicama. Troškovi jedinica za proizvodnju električne energije obično zavise od karakteristika dizajna, kapaciteta i proizvođača.

Da biste izabrali pravi vetrogenerator za letnju vikendicu ili kuću, morate uzeti u obzir sledeće.

1. Proračun snage instaliranih električnih uređaja koji će biti priključeni u prostoriji.
2. Snaga buduće jedinice, uzimajući u obzir faktor sigurnosti. Ovo poslednje neće dozvoliti preopterećenje generatora u vršnoj situaciji.
3. Klima teritorije. Padavine negativno utiču na performanse uređaja.
4. Efikasnost opreme, koja se smatra jednim od najvažnijih indikatora.
5. Indikatori buke koji karakterišu vetroturbinu tokom rada.

Pored svega navedenog, potrošač treba da proceni sve parametre instalacije, kao i da pročita recenzije o tome.

Da bi se povećala efikasnost rada vetrogeneratora, biće neophodno promeniti njegove radne sposobnosti i karakteristike u pozitivnom pravcu. Prvo, vredi povećati efikasnost osetljivosti radnog kola na relativno slab i nestabilan vetar.

Ovo je neka vrsta jednostrane membrane za protok vazduha, koja slobodno propušta vetar u jednom pravcu. Membrana je nepropusna barijera za kretanje vazdušnih masa u suprotnom smeru.

Drugi metod povećanja efikasnosti turbine na vetar je upotreba difuzora ili zaštitnih kapa, koji prekidaju protok sa suprotne površine. Svaka od opcija ima i prednosti i nedostatke. Međutim, oni su u svakom slučaju efikasniji od tradicionalnog modela.

Vetrogenerator je skup. Ako želite da ga instalirate na svojoj teritoriji, vredi razmotriti sledeće tačke:

• dostupnost pogodnog terena;
• prevalencija čestih i jakih vetrova;
• nedostatak drugih alternativnih izvora energije.

U suprotnom, vetropark neće dati očekivani rezultat. Pošto se potražnja za alternativnom energijom povećava svake godine, a kupovina vetrenjače je opipljiv udarac za porodični budžet, možete pokušati da napravite jedinicu svojim rukama uz naknadnu instalaciju. Proizvodnja turbine na vetar može se zasnivati ​​na neodimijumskim magnetima, menjaču, lopaticama i njihovom odsustvu.

Vetroturbina ima mnogo prednosti. Zbog toga, sa velikom željom i prisustvom elementarnih dizajnerskih veština, skoro svaki majstor može da izgradi stanicu za proizvodnju električne energije na svojoj lokaciji. Najjednostavnija verzija uređaja smatra se vetroturbinom sa vertikalnom osovinom. Ovo poslednje ne zahteva podršku i visok jarbol, a postupak ugradnje karakteriše jednostavnost i brzina.

Da biste napravili generator vetra, moraćete da pripremite sve potrebne elemente i popravite modul na izabranom mestu. Kao deo domaćeg vertikalnog generatora energije, prisustvo takvih elemenata se smatra obaveznim:

• rotor;
• ножеви, сецива;
• aksijalni jarbol;
• stator;
• батерија;
• inverter;
• kontrolor.

Oštrice mogu biti napravljene od lagane elastične plastike, jer se drugi materijali mogu oštetiti i deformisati pod uticajem velikih opterećenja. Pre svega, 4 jednaka dela moraju biti isečena od PVC cevi. Nakon toga, potrebno je da izrežite nekoliko polukružnih fragmenata iz lima i popravite ih duž ivica cevi. U ovom slučaju, radijus dela sečiva treba da bude 69 cm.U ovom slučaju, visina sečiva će dostići 70 cm.

Da biste sastavili rotorski sistem, potrebno je da uzmete 6 neodimijumskih magneta, 2 feritna diska prečnika 23 cm, lepak za lepljenje. Na prvi disk treba postaviti magnete, uzimajući u obzir ugao od 60 stepeni i prečnik od 16,5 cm Prema istoj šemi, drugi disk se sklapa, a magneti se sipaju lepkom. Za stator morate pripremiti 9 namotaja, na svaki od kojih namotate 60 zavoja bakarne žice prečnika 1 mm. Lemljenje se mora izvršiti u sledećem redosledu:

• početak prvog namotaja sa krajem četvrtog;
• početak četvrtog namotaja sa krajem sedmog.

Druga faza se sklapa na sličan način. Zatim se pravi obrazac od lima iverice, čije je dno prekriveno fiberglasom. Faze iz zalemljenih namotaja su montirane na vrhu. Struktura je napunjena lepkom i ostavljena nekoliko dana da zalepi sve delove. Nakon toga možete započeti povezivanje pojedinačnih elemenata vetrogeneratora u jedinstvenu celinu.

Za sklapanje konstrukcije u gornjem rotoru treba napraviti 4 rupe za klinove. Donji rotor je postavljen sa magnetima nagore na nosač. Nakon toga, potrebno je postaviti stator sa rupama potrebnim za montažu nosača. Igle bi trebalo da budu naslonjene na aluminijumsku ploču, a zatim pokrijte drugim rotorom sa magnetima nadole.

Koristeći ključ, potrebno je rotirati igle tako da se rotor ravnomerno i bez trzaja spušta nadole. Kada se zauzme pravo mesto, vredi odvrnuti klinove i ukloniti aluminijumske ploče. Na kraju rada, konstrukcija mora biti pričvršćena navrtkama i ne zategnuta.

Snažna metalna cev dužine od 4 do 5 metara je pogodna kao jarbol. Na njega je pričvršćen prethodno montiran generator. Nakon toga, okvir sa lopaticama je pričvršćen za generator, a konstrukcija jarbola je postavljena na platformu, koja je unapred pripremljena. Položaj sistema je fiksiran pomoću podupirača.

Sledeći video daje pregled domaće vetrenjače.