Установка ветрогенератора своими руками на даче. Ветряки для дома: Разновидности ветрогенераторов, их характеристика, как устроен ветрогенератор, его принцип работы.

Альтернативные источники энергии – мечта любого дачника или домовладельца, участок которого находится вдали от центральных сетей. Впрочем, получая счета за электроэнергию, израсходованную в городской квартире, и глядя на возросшие тарифы, мы осознаём, что ветрогенератор, своими руками изготовленный для бытовых нужд, нам бы не помешал. Прочитав эту статью, возможно, вы воплотите свою мечту в реальность.

Чтобы не потратить зря деньги, силы и время, давайте определимся: есть ли какие-либо внешние обстоятельства, которые создадут нам препятствия в процессе эксплуатации ветрогенератора?

Для обеспечения электроэнергией дачи или небольшого коттеджа достаточно малой ветроэнергетической установки, мощность которой не превысит 1 кВт. Такие устройства в России приравнены к бытовым изделиям. Их установка не требует сертификатов, разрешений или каких-либо дополнительных согласований.

Для того чтобы определиться с целесообразностью устройства ветрогенератора, необходимо выяснить ветроэнергетический потенциал конкретной местности (кликните для увеличения)

Никакого налогообложения производства электроэнергии, которая расходуется на обеспечение собственных бытовых нужд, не предусмотрено. Поэтому маломощный ветряк можно смело устанавливать, вырабатывать с его помощью бесплатную электроэнергию, не уплачивая при этом государству никаких налогов.

Впрочем, на всякий случай следует поинтересоваться, нет ли каких-либо местных нормативных актов, касающиеся индивидуального энергоснабжения, которые могли бы создать препятствия в установке и эксплуатации этого устройства.


Ветрогенераторы, которые способны удовлетворить большинство потребностей среднего фермерского хозяйства, не могут вызвать нареканий даже со стороны соседей

Претензии могут возникнуть у ваших соседей, если они будут испытывать неудобства, связанные с эксплуатацией ветряка. Не забывайте, что наши права заканчиваются там, где начинаются права других людей. Поэтому при покупке или самостоятельном изготовлении ветрогенератора для дома нужно обратить серьёзное внимание на следующие параметры:

  • Высота мачты. При сборке ветрогенератора нужно учитывать ограничения на высоту индивидуальных построек, которые существуют в ряде стран мира, а также местонахождение собственного участка. Знайте, что поблизости от мостов, аэропортов и тоннелей строения, высота которых превышает 15 метров, запрещены.
  • Шум от редуктора и лопастей . Параметры создаваемого шума можно установить при помощи специального прибора, после чего зафиксировать результаты замеров документально. Важно, чтобы они не превышали установленные шумовые нормы.
  • Эфирные помехи. В идеале при создании ветряка должна быть предусмотрена защита от создания телепомех там, где ваше устройство может такие неприятности обеспечить.
  • Претензии экологических служб. Эта организация может препятствовать вам в эксплуатации установки только в том случае, если она мешает миграции перелетных птиц. Но это маловероятно.

При самостоятельном создании и монтаже устройства учите эти моменты, а при покупке готового изделия обратите внимание на параметры, которые стоят в его паспорте. Лучше заранее обезопасит себя, чем впоследствии расстраиваться.

Галерея изображений

Принцип работы ветряной установки

Ветрогенератор или ветроэлектрическая установка (ВЭУ) – это устройство, которое используется в целях преобразования кинетической энергии потока ветра в механическую энергию. Полученная механическая энергия вращает ротор и преобразуется в необходимый нам электрический вид.

В состав ВЭУ входят:

  • лопасти, образующие пропеллер,
  • вращающийся ротор турбины,
  • ось генератора и сам генератор,
  • инвертор, который преобразует переменный ток в постоянный, использующийся для зарядки батарей,
  • аккумулятор.


Подробное устройство ветрогенератора с горизонтальной осью вращения позволяет хорошо представить себе, какие элементы способствуют превращению кинетической энергии в механическую, а затем в электрическую

Суть устройства ветряных установок проста. В процессе вращения ротора образуется трехфазный переменный ток, который затем проходит через контроллер и заряжает аккумуляторную батарею постоянного тока. Дальше инвертор преобразует ток, чтобы его можно было потреблять, питая освещение, радиоприемник, телевизор, микроволновую печь и так далее.


Эта схема работы ветроустановки позволяет понять, что происходит с электроэнергией, произведенной работой ветрогенератора: часть её аккумулируется, а другая — потребляется

Принцип работы ветрогенератора любого типа и конструкции заключается в следующем: в процессе вращения возникает три вида силового воздействия на лопасти: тормозящее, импульсное и подъёмное. Две последние силы преодолевают тормозящую силу и приводят в движение маховик. На неподвижной части генератора ротор формирует магнитное поле, чтобы электрический ток пошел по проводам.

Галерея изображений

Разные виды ветрогенераторов

Существует несколько признаком, по которым классифицируют ветроэлектрические установки.

Итак, ветряки различаются по:

  • числу лопастей в пропеллере;
  • материалам изготовления лопастей;
  • расположению оси вращения относительно поверхности земли;
  • шаговому признаку винта.

Встречаются модели с одной, двумя, тремя лопастями и многолопастные. Изделия с большим числом лопастей начинают своё вращение даже при небольшом ветре. Обычно их используют в таких работах, когда сам процесс вращения важнее получения электроэнергии. Например, для извлечении воды из глубоких колодезных скважин.


Оказывается лопасти ветрогенератора можно делать не только из твердых материалов, но и из доступной по цене ткани

Лопасти могут быть парусными или жесткими. Парусные изделия намного дешевле жестких, на изготовление которых идёт металл или стеклопластик. Но их приходится очень часто ремонтировать: они непрочные.

Что касается расположения оси вращения относительно земной поверхности, различают вертикальные и горизонтальные модели. И в этом случае каждая разновидность имеет свои преимущества: вертикальные более чутко реагируют на каждое дуновение ветра, зато горизонтальные мощнее.

Ветрогенераторы разделяются по шаговым признакам на модели с фиксированным и изменяемым шагом. Изменяемый шаг позволяет существенно увеличивать скорость вращения, но такая установка отличается сложной и массивной конструкцией. ВЭУ с фиксированным шагом проще и надёжнее.

Галерея изображений

Ветроэлектрическая установка роторного типа

Разберёмся, как смастерить своими руками простой ветряк с вертикальной осью вращения роторного типа. Такая модель вполне может обеспечить потребности в электроэнергии садового домика, разнообразных хозяйственных построек, а также подсветить в темное время суток придомовую территорию и садовые дорожки.


Лопасти этой установки роторного типа с вертикальной осью вращения явно выполнены из элементов, вырезанных из металлической бочки

Подготовимся к выполнению работ

Наша цель – изготовление ветряка, предельная мощность которого составит 1,5 кВт. Для этого нам понадобятся следующие элементы и материалы:

  • автомобильный генератор на 12 V;
  • гелиевый или кислотный аккумулятор на 12 V;
  • полугерметичный выключатель разновидности «кнопка» на 12 V;
  • преобразователь 700 W – 1500 W и 12V – 220V;
  • ведро, кастрюля большого объёма или другая вместительная ёмкость из нержавеющей стали или из алюминия;
  • автомобильное реле контрольной лампы заряда или зарядки аккумулятора;
  • автомобильный вольтметр (можно любой);
  • болты с гайками и шайбами;
  • провода сечением 4 квадратных мм и 2,5 квадратных мм;
  • два хомута для закрепления генератора на мачте.

В процессе выполнения работ нам будут нужны болгарка или ножницы по металлу, строительный карандаш или маркер, рулетка, кусачки, сверло, дрель, ключи и отвертка.

Приступаем к выполнению работ

Изготовление самодельного ветряка начинаем с того, что возьмем большую металлическую ёмкость цилиндрической формы. Обычно для этой цели используют старую выварку, ведро или кастрюлю. Именно она будет основой для нашего будущего ВЭУ. С помощью рулетки и строительного карандаша (маркера) нанесем разметку: поделим нашу ёмкость на четыре одинаковые части.


Выполняя разрезы в соответствии с теми указаниями, которые содержатся в тексте, ни в коем случае не прорезайте металл до конца

Металл придется резать. Для этого можно использовать болгарку. Её не применяют для разрезания ёмкости из оцинкованной стали или окрашенной жести, потому что металл такого вида обязательно перегреется. Для таких случаев лучше использовать ножницы. Вырезаем лопасти, но не прорезаем их до самого конца.

Теперь, одновременно с продолжением работ над ёмкостью, мы будем переделывать шкив генератора. В днище бывшей кастрюли и в шкиве нужно наметить и просверлить отверстия для болтов. К работам на этой стадии нужно отнестись максимально внимательно: все отверстия должны располагаться симметрично, чтобы в ходе вращения установки не возникло дисбаланса.


Так выглядят лопасти ещё одной конструкции с вертикальной осью вращения. Каждая лопасть изготавливается отдельно, а потом монтируется в общее устройство

Отгибаем лопасти так, чтобы они не слишком торчали. Когда мы выполняем эту часть работы, обязательно учитываем, в какую сторону будет вращаться генератор. Обычно направление его вращения ориентировано по ходу часовой стрелке. Угол изгиба лопастей влияет на площадь воздействия воздушных потоков и на скорость вращения пропеллера.

Теперь нужно закрепить на шкиве ведро с подготовленными к работе лопастями. Устанавливаем генератор на мачту, зафиксировав его при этом хомутами. Осталось присоединить провода и собрать цепь. Подготовьтесь записать схему соединения, цвета проводов и маркировку контактов. Позже она вам непременно пригодится. Фиксируем провода на мачте устройства.

Для подсоединения аккумулятора нужно применить провода сечением 4 мм². Достаточно взять отрезок протяженностью 1 метр. Этого хватит. А для того чтобы подключить к сети нагрузку, в состав которой входят, например, осветительные и электрические приборы, достаточно проводов с сечением 2,5 мм². Устанавливаем инвертер (преобразователь). Для этого тоже будет нужен провод 4 мм².

Преимущества и недостатки роторной модели ветряка

Если вы сделали всё аккуратно и последовательно, то этот ветрогенератор будет успешно работать. При этом никаких проблем в ходе его эксплуатации не возникнет. Если использовать преобразователь 1000 W и аккумулятор 75А, это установка обеспечит электричеством и приборы видеонаблюдения, и охранную сигнализацию и даже уличное освещение.

Достоинства этой модели таковы:

  • экономична;
  • элементы легко можно поменять на новые или отремонтировать;
  • особые условия для функционирования не нужны;
  • надежная в эксплуатации;
  • обеспечивает полный акустический комфорт.

Недостатки тоже имеются, но их не так уж много: производительность у этого устройства не слишком высока, и у него имеется значительная зависимость от внезапных порывов ветра. Воздушные потоки могут попросту сорвать импровизированный пропеллер.

Аксиальная ВЭУ на неодимовых магнитах

Поскольку неодимовые магниты в России появились относительно недавно, то и аксиальные ветрогенераторы с безжелезными статорами стали делать не так давно. Появление магнитов вызвало ажиотажный спрос, но постепенно рынок насытился, и стоимость этого товара стала снижаться. Он стал доступен для умельцев, которые тут же приспособили его для своих разнообразных нужд.


Аксиальная ВЭУ на неодимовых магнитах с горизонтальной осью вращения — более сложная конструкция, требующая не только умения, но и определенных знаний

С чего начать работу

Если у вас имеется ступица от старого авто с тормозными дисками, то её и возьмем в качестве основы будущего аксиального генератора. Предполагается, что эта деталь не новая, а уже эксплуатировавшаяся. В этом случае её необходимо разобрать, проверить и смазать подшипники, тщательно вычистить прочь осадочные наслоения и всю ржавчину. Готовый генератор не забудьте покрасить.


Ступица с тормозными дисками, как правило, достаётся умельцам в качестве одного из узлов старого автомобиля, отправившегося в утиль, поэтому нуждается в тщательной чистке

Распределяем и закрепляем магниты

Неодимовые магниты должны быть наклеены на диски ротора. Для нашей работы возьмем 20 магнитов 25х8мм. Конечно, можно использовать и другое количество полюсов, но при этом необходимо соблюдать следующие правила: количество магнитов и полюсов в однофазном генераторе должно совпадать, но, если речь идёт о трехфазной модели, то соотношение полюсов к катушкам должно составлять 2/3 или 4/3.

При размещении магнитов полюса чередуются. Важно не ошибиться. Если вы не уверены, что расположите элементы правильно, сделайте шаблон-подсказку или нанесите сектора прямо на сам диск. Если у вас есть выбор, купите лучше не круглые, а прямоугольные магниты. В прямоугольных моделях магнитное поле сосредоточено по всей длине, а в круглых – в центре.

У противостоящих магнитов должны быть разные полюса. Вы ничего не перепутаете, если с помощью маркера пометите их знаками минус или плюс. Чтобы определить полюса, возьмите магниты и поднесите их друг к другу. Если поверхности притягиваются, поставьте на них плюс, если отталкиваются, то пометьте их минусами. При размещении магнитов на дисках чередуйте полюса.


Магниты установлены с соблюдением правила чередования полисов, по наружному и внутреннему периметрам расположены бортики из пластилина: изделие готово к заливке эпоксидной смолой

Для надежности закрепления магнита нужно применять качественный и максимально сильный клей. Чтобы усилить надежность фиксации, можно воспользоваться эпоксидной смолой. Её следует развести так, как это указано в инструкции, и залить ею диск. Смола должна покрыть диск целиком, но не стекать с него. Предотвратить вероятность стекания можно, если обмотать диск скотчем или сделать по его периметру временные пластилиновые ограждения из полимерной полосы.

Генераторы однофазного и трехфазного вида

Если сравнивать однофазный и трехфазный статоры, то последний окажется лучше. Однофазный генератор при нагрузке вибрирует. Причиной вибрации становится разница в амплитуде тока, возникающая из-за непостоянной его отдачи за момент времени. Такого недостатка у трехфазной модели нет. Она отличается постоянной мощностью из-за компенсирующих друг друга фаз: когда в одной происходит нарастание тока, в другой он падает.

По итогам тестирования отдача трехфазной модели почти на 50% больше, чем аналогичный показатель однофазной. Ещё одним достоинством этой модели является то, что в отсутствии лишней вибрации повышается акустический комфорт при функционировании устройства под нагрузкой. То есть, трехфазный генератор практически не гудит в процессе его эксплуатации. Когда вибрация снижается, срок службы устройства логично повышается.


В борьбе между трехфазными и однофазными устройствами неизменно побеждает трехфазное, потому что оно не так сильно гудит в процессе работы и служит дольше однофазного

Как нужно наматывать катушки

Если спросить специалиста, то он скажет, что перед тем, как наматывать катушки, нужно выполнить тщательный расчет. Практик в этом вопросе положится на свою интуицию.

Мы выбрали не слишком скоростной вариант генератор. У нас процедура зарядки двенадцативольтового аккумулятора должна начаться при 100-150 оборотах за минуту. Такие исходные данные требуют, чтобы общее количество витков всех катушек составило 1000-1200 штук. Эту цифру нам осталось поделить между всеми катушками и определить, сколько же витков будет на каждой.

Ветряк на низких оборотах может быть мощнее, если увеличится количество полюсов. Частота колебаний тока в катушках при этом увеличится. Если для намотки катушек применять провод большего сечения, сопротивление уменьшится, а сила тока увеличится. Не упустите из виду тот факт, что большее напряжение может «съедать» ток из-за сопротивления обмотки.

Процесс намотки можно облегчить и сделать эффективнее, если использовать для этой цели специальный станочек.


Совсем необязательно такой рутинный процесс как наматывание катушек делать вручную. Немного смекалки и отличный станочек, который легко справляется с намоткой, уже есть

На рабочие характеристики самодельных генераторов большое влияние оказывают толщина и количество магнитов, которые расположены на дисках. Совокупную итоговую мощность можно рассчитать, если намотать одну катушку, а затем прокрутить её в генераторе. Будущая мощность генератора определяется путем измерения напряжения на конкретных оборотах без нагрузки.

Приведем пример. При сопротивлении 3 Ом и 200 оборотах в минуту выходит 30 вольт. Если отнять от этого результата 12 вольт напряжения аккумулятора, получится 18 вольт. Делим этот результат на 3 Ом и получаем 6 ампер. Объём в 6 ампер и отправится на аккумулятор. Конечно, в расчете мы не учли потери в проводах и на диодном мосту: фактический результат окажется меньше расчетного.

Обычно катушки делают круглыми. Но, если их немного вытянуть, то получится больше меди в секторе и витки окажутся прямее. Если сравнивать размер магнита и диаметр внутреннего отверстия катушек, то они должны соответствовать друг другу или размер магнита может быть немного меньше.


Уже готовые катушки должны соответствовать своими размерами магнитам: они должны быть чуть больше магнитов или равной с ними величины

Толщина статора, который мы делаем, должна правильно соотноситься с толщиной магнитов. Если статор сделать больше за счет увеличения количества витков в катушках, междисковое пространство возрастет, а магнитопоток уменьшится. Результат же может оказаться таким: образуется такое же напряжение, но, из-за увеличившегося сопротивления катушек, мы получим меньший ток.

Для изготовления формы для статора применяют фанеру. Впрочем, сектора для катушек можно разметить на бумаге, используя в качестве бордюров пластилин. Если поверх катушек на дно формы поместить стеклоткань, прочность изделия повысится. Перед нанесением эпоксидной смолы нужно форму смазать вазелином или воском, тогда смола не прилипнет к форме. Некоторые используют вместо смазки скотч или пленку.

Между собой катушки закрепляются неподвижно. При этом концы фаз выводятся наружу. Шесть выведенных наружу проводов следует соединить звездой или треугольником. Вращая собранный генератор рукой, производят его тестирование. Если напряжение будет 40 V, то сила тока составит примерно 10 ампер.

Окончательная сборка устройства

Длина готовой мачты должна составлять примерно 6-12 метров. При таких параметрах её основание должно быть забетонированным. Сам ветряк будет закреплен на верхней части мачты. Чтобы до него можно было добраться в случае поломки, нужно предусмотреть в основании мачты специальное крепление, которое позволит поднимать и опускать трубу, используя при этом ручную лебедку.


Высоко вздымается мачта с прикрепленным к ней ветрогенератором, но предусмотрительный мастер сделал специальное устройство, которое позволяет при необходимости опустить конструкцию на землю

Чтобы изготовить винт, можно использовать трубу ПВХ диаметром 160 мм. Она будет использоваться для вырезания из её поверхности двухметрового винта, состоящего из шести лопастей. Форму лопастей лучше разработать самостоятельно опытным путем. Цель – усилить крутящий момент при низких оборотах. Винт-пропеллер следует беречь от слишком сильного ветра. Для решения этой задачи используют складной хвост. Выработанная энергия накапливается в аккумуляторах.

Вниманию наших читателей мы предоставили два варианта ветрогенераторов, сделанных своими руками на 220 в, которые пользуются повышенным вниманием не только владельцев загородной недвижимости, но и простых дачников. Обе модели ВЭУ эффективны по-своему. Особенно хорошие результаты эти устройства способны продемонстрировать в степной местности с частыми и сильными ветрами. И их не так уж сложно соорудить своими руками.

Видео-примеры самодельных ветряков

В этом видео приведен пример ВЭУ с горизонтальной осью вращения. Автор устройства подробно объясняет нюансы конструкции установки, сделанной своими руками, обращает внимание зрителей на ошибки, которые могут быть допущены в процессе самостоятельного изготовления ветрогенератора, даёт практические советы.

Обратите внимание на то, что добраться до устройства, поднятого на приличную высоту, не так-то просто. Переустановить такое ВЭУ будет, скорее всего, проблематично. Поэтому складная конструкция мачты в этом случае будет совсем не лишней.

На этом видео представлен роторный ветряк с вертикальной осью вращения. Эта установка расположена невысоко, выполнена оригинально и отличается высокой чувствительностью: даже незначительный ветер приводит лопасти устройства в движение.

Если вы живете в местности, где ветра не считаются редким явлением, применение именно этого источника альтернативной энергии может стать для вас наиболее эффективным. Приведенные примеры самостоятельного изготовления ветряков доказывают, что сделать их своими руками не так уж сложно. Энергия ветра – общедоступный и возобновляемый ресурс, который можно и нужно использовать.

Изготовление ветрогенератора своими руками является здоровой альтернативой покупному, ведь этот агрегат не из дешевых. Перед тем как изготовить ветрогенератор, конечно нужно получить необходимые знания, ну и конечно же, иметь определеннее навыки. Процесс это трудоемкий, и за пару часов здесь не управиться. Поэтому до того как сделать ветрогенератор своими руками, ознакомьтесь с предложенными ниже рекомендациями.

Одним из альтернативных источников энергии является использование ветрогенератора. Он может спасти при частых перебоях в сети электроснабжения. Ветрогенераторы для дома своими руками можно сделать, используя чужой опыт. При установке ветрогенератора на участке контролеры электросетей могут предъявлять претензии. На приватизированном участке никаких проблем не должно возникнуть, однако лучше все-таки предварительно проконсультироваться у местного юриста, чтобы выяснить, какие требуются разрешения, удостоверения или предписания для законной установки данного оборудования.

Перебои с подачей электроэнергии довольно часто случаются в сельской местности, особенно в непогоду. Иногда выбивает трансформатор, это происходит довольно регулярно - 1 раз в неделю, но аварийная РЭС устраняет эту проблему обычно в течение суток. Иногда наблюдаются более серьезные повреждения на линии, тогда приходится оставаться без электроэнергии в течение недели, а то и двух недель.

У тех, кто имеет автомобиль, есть возможность использовать топливо, но оно расходуется быстро, и тогда остается только ждать, пока аварийная служба не восстановит линии электропередач. В таких случаях автономная мини-электростанция в виде ветрогенератора своими руками оказывается как нельзя кстати, обеспечивая работу электроприборов.

Предлагаемая модель собирается из обычных материалов и очень проста в выполнении, поэтому доступна для повторения обычному человеку.

Размеры и характеристики ветрогенератора

Перед тем как сделать ветрогенератор, ознакомьтесь с его техническими характеристиками.

Мощность при расчетной скорости ветра 10 м/с будет составлять 1,5 кВт. При увеличении скорости ветра ветроколесо начнет автоматически выводиться из-под ветра. Хотя эту настройку можно изменить, и тогда удастся увеличить мощность до 2 кВт.

Начинать же свою работу данный прибор может при скорости ветра 3 м/с, но его также можно адаптировать и к более слабому ветру.

Технические характеристики ветрогенератора следующие:

  • максимальная мощность - 1500 Вт;
  • максимальный ток - 54 А;
  • рабочее напряжение - 28 В;
  • максимальный уровень шума при правильной балансировке - не более 57 дб;
  • число оборотов генератора - минимальное: 1200 об/мин, максимальное: 4500 об/мин.

Масса и размеры ветрогенератора отвечают следующим параметрам:

  • масса головки ветрогенератора (без хвоста и ветроколеса - не более 25 кг);
  • диаметр ветроколеса - 3,02 м;
  • длина хвоста - 2,037 м;

Как построить ветрогенератор: инструменты и материалы

Для изготовления ветрогенератора требуются минимальные слесарные навыки и владение электросваркой. Сборку конструкции и изготовление деталей можно проводить в обычных домашних условиях. Для этого не требуется специального оборудования, а все токарные работы не предусматривают высокой квалификации мастера.

Желательно применять для изготовления ветрогенератора металлические детали, поскольку пластмасса или дерево не способны выдерживать необходимые нагрузки в течение долгих лет, поэтому изделия из них требуют замены и дополнительного обслуживания. Также необходимо применять в конструкции одноступенчатый редуктор, который предназначен для активной эксплуатации и хорошо переносит различные климатические условия.

Для сборки ветрогенератора проводится не так уж и много сварочных работ, при этом можно использовать обычную электродную электросварку. Но даже если нет навыков проведения подобных работ, то можно обратиться к специалисту, причем стоимость этих услуг (с учетом стоимости материалов) все равно не превысит стоимости готового ветрогенератора.

Для изготовления конструкции своими руками потребуется болгарка, обычная дрель и сварочный аппарат с возможностью работы электродом диаметром 2 и 3 мм.

Для изготовления каркаса ветроколеса придется работать со сплавами алюминия. При этом необходимо учитывать специфику этих материалов при их сваривании и желательно использовать именно алюминиевый каркас, поскольку любые другие болтовые соединения, склепки или хомуты не в состоянии выдержать статического давления ветра и возникающих при этом динамических ударов - за исключением хомутов для крепления лопастей к самому каркасу, которые применяются только на этапе регулировки углов лопастей. Затем эти хомуты требуется приварить к трубе каркаса.

Для изготовления хомутов и соединения различных элементов конструкции ветрогенератора также понадобятся тиски, закрепленные на слесарном столе, поскольку «на весу» такие работы производить невозможно.

Все сварочные работы необходимо производить сплошными сварочными швами, чтобы не было пропусков в местах соединения деталей. Обязательно следует делать предварительную подготовку и зачистку свариваемых стыков.

Только тогда сборка конструкции будет давать гарантию надежности соединений, а значит, обеспечит возможность работать ветрогенератору в любых условиях, при этом его работоспособность не снизится даже при штормовом ветре.

Автомобильный и тракторный генераторы для самодельного ветрогенератора своими руками

Генератором для ветрогенератора в сельских условиях может служить автомобильный или тракторный вентильный генератор напряжением 14 или 28 В. Он будет преобразовывать механическую энергию ветродвигателя в электрическую,

Этот генератор для ветрогенератора, изготавливаемого своими руками, имеет все, что требуется - обмотку статора, выпрямитель и регулятор напряжения. Регулятор здесь должен быть настроен так, чтобы на выходе поддерживалось неизменное напряжение (допустимое отклонение - до 4% при изменении частоты вращения ротора в диапазоне 1:12 в автомобильных и 1:4 в тракторных генераторах). Такой регулятор автомобильного генератора способен вырабатывать электроэнергию постоянного тока с практически неизменным напряжением при значительных колебаниях частоты вращения ветродвигателя.

Вращающий момент в ветрогенераторе из автомобильного генератора будет передаваться от вала ветродвигателя (с частотой вращения 200-300 об/мин) к валу генератора (его номинальная частота вращения должна быть 5000 об/мин) с помощью многоступенчатого редуктора.

Чтобы выравнивать мощность самодельного ветрогенератора из автомобильного генератора, которую отдает ветросиловая установка при изменении скорости ветра, требуется аккумуляторная батарея. Она будет накапливать энергию при сильном ветре, и отдавать ее в безветренную погоду или при слабом ветре.

Применение аккумуляторов в ветрогенераторе из тракторного генератора позволит сделать электроснабжение в данном случае на самом деле бесперебойным. Выбирать емкость аккумуляторной батареи следует в зависимости от следующих факторов: средней скорости и частоты ветра в данной местности, мощности ветроустановки, мощности потребления электроэнергии, а также продолжительности максимума потребления за сутки.

Чтобы преобразовать в самодельном ветрогенераторе из тракторного генератора энергию постоянного тока в 12 или 24 В в переменный ток напряжением 220 В, нужно использовать преобразователь напряжения, т.е. инвертор.

В продаже встречаются недорогие преобразователи, которые можно использовать для бесперебойного питания различных потребителей мощностью от нескольких киловатт и сотен ватт.

Где и как установить ветрогенератор

Желательно, конечно, устанавливать ветрогенератор подальше от дома, от различных хозяйственных построек и сооружений, где-нибудь на открытом пространстве. Если вы сомневаетесь, где установить ветрогенератор, обязательно учтите плотность грунта, в связи, с чем подбирается материал для изготовления клиньев для растяжек мачты ветрогенератора, а также выбирается их длина. Например, на мягком грунте клин должен быть длиннее и массивнее, а на твердом грунте требуется более прочный металл для его изготовления. Всего клиньев для растяжек должно быть не менее трех, оптимальное их количество - четыре. Именно это количество обеспечивает необходимую надежность всей конструкции, а также упрощает процесс разметки площади для их последующего забивания в грунт. Ведь всегда проще сделать две диагонали, чтобы установить четыре места для забивания клиньев, и вычертить центр для установки мачты, чем чертить круг, а затем определять равные углы для установки трех клиньев.

Выбирая способы растяжки, необходимо также учитывать длину мачты и состояние грунта. Если планируется устанавливать длинную мачту, а грунт будет достаточно мягким, то к клинам должны быть более жесткие требования.

Низ мачты в данном случае нужно разварить и забетонировать. Мачту, в любом случае, необходимо опускать в грунт на глубину не менее 0,5 м, а крепления растяжек лучше забетонировать, ведь грунт после дождя будет становиться более рыхлым, что неизбежно приведет к ослаблению крепления клиньев. Кроме того, со временем грунт под воздействием вибраций и прочих влияний может поменять свой состав, что также скажется на прочности крепления клиньев.

Перед тем как установить ветрогенератор, позаботьтесь об усилении конструкции – для этого можно использовать любые элементы крепления (по желанию), главное - обеспечить должную надежность ветроустановке.

При установке ветрогенератора на открытой местности необходимо продумать средство подъема на высоту для обслуживания оборудования. Это средство должно надежно крепиться к мачте и быть достаточно удобным, чтобы на нем было возможно свободно производить необходимый монтаж и регулировку ветрогенератора. На открытых площадях сила ветра довольно высокая, поэтому можно соорудить не просто приставную лестницу, а целую площадку небольшого размера с приваренной лестницей, тщательно закрепив низ конструкции. Можно сделать это средство подъема на высоту съемным, чтобы использовать его для обслуживания других высотных объектов на участке.

Можно приварить ступеньки непосредственно к мачте, но, поскольку для обслуживания оборудования потребуется две руки, удержать равновесие на такой лестнице будет довольно сложно. Тогда придется использовать дополнительно страховочный пояс, чтобы обезопасить себя во время работ от падения.

Утяжеленная ступенями мачта, не считая установленной на ней головки, при установке потребует много сил, поэтому здесь придется воспользоваться помощью со стороны.

Как подключить ветрогенератор

При подключении в ветрогенераторе цепочки возбуждения можно использовать любой многожильный провод. При этом важно, чтобы в местах соприкосновения с мачтой этот провод был защищен изоляцией, резиновой или хлорвиниловой трубкой. Для силового выхода генератора также нужно применять многожильный медный провод. В этом случае площадь сечения жилы должна быть не менее 8 мм2. Это требуется для того, чтобы провод мог выдерживать пиковые токи до 60 А. Его так же, как и проводку цепи возбуждения, необходимо защитить изоляцией в местах соприкосновения с мачтой.

Перед тем как подключить ветрогенератор, там, где провод будет выходить из мачты, прорежьте отверстие размером 50 X 50 мм с помощью болгарки. Через это отверстие можно будет пропустить провода в мачту.

Сделать это удобнее с помощью стальки или куска обыкновенной железной проволоки, предварительно пропустив ее сквозь мачту, а затем зачалить остальные провода и протянуть их сквозь трубу мачты.

Как изготовить ветрогенератор на аккумуляторах

Аккумуляторы для ветрогенератора зачастую используются при установке малых конструкций в связи с нестабильностью выработки и расхода электрической энергии. Для описываемого здесь ветрогенератора необходима аккумуляторная батарея. В первую очередь это связано с необходимостью подключения обмотки возбуждения генератора. Нужный для подачи ток должен составлять примерно 1,2 А. Выбирать емкость батареи следует в зависимости от нагрузки, которая будет применяться в безветренную погоду, а тип батареи большого значения не имеет. Здесь важно только значение ее емкости. Желательно использовать готовую автомобильную батарею в 12 В.

Хотя вполне можно собрать такую батарею самостоятельно из отдельных элементов. При этом нужно учитывать несколько основных правил. Например, чтобы увеличить емкость батареи, можно параллельно или последовательно соединить несколько банок.

При последовательном соединении банок аккумулятора в 2 В обязательно нужно, чтобы они были одного типа и емкости. Допустимо, чтобы все они были кислотными, а их емкость составляла 200 А/ч. Если будут использоваться щелочные и никель-кадмиевые банки, то напряжение каждого элемента должно составлять 1,2 В, а количество банок должно быть 10, чтобы общее напряжение батареи равнялось 12 В (±10%). В противном случае от постоянного перезаряда или недозаряда батарея довольно быстро придет в негодность.

При параллельном соединении также важно, чтобы батареи были одного типа, и еще необходимо правильно выбирать место для их хранения. В условиях низких температур емкость большинства батарей будет сильно падать. Нужно, чтобы температура помещения не опускалась- ниже 0°С. При использовании кислотных или щелочных аккумуляторов большой емкости (более 100 А/ч) нужно, чтобы помещение было хорошо проветриваемым и нежилым - при зарядах этих типов аккумуляторов активно выделяется водород и другие сопутствующие пары кислот и щелочей, которые вызывают у человека ожог дыхательных путей и общее отравление организма.

Большинство производимых аккумуляторов данного типа являются необслуживаемыми, поэтому контакт с вредными веществами исключен. Тем не менее, следует соблюдать необходимую технику безопасности при работе с этим оборудованием и всегда помнить о возможной угрозе. Ведь даже незначительное нарушение герметичности корпуса, например, при падении прибора, может привести к ожогу тела и другим нежелательным последствиям.

Можно использовать старые батареи от автомобилей, которые уже не способны выдавать ток, необходимый для работы стартера, но в данной установке могут прослужить не один год в качестве промежуточного накопителя.

Роль бокового плана очень важна для работы ветродвигателя. Она позволяет создавать стабильную скорость вращения колеса. В этом случае ветроколесо будет отклоняться от потока воздуха (из-за давления ветра) на лопату. Постоянная мощность ветроколеса поддерживается благодаря направляющей дужке. При малейшем отклонении ветроколеса трос, натягиваемый пружиной, ляжет на эту дужку, тем самым создавая плечо переменной силы для пружины. При этом момент силы пружины будет приблизительно равняться моменту силы ветра (с учетом углов отклонения ветроколеса от направления ветра).

Как работает кислотный аккумулятор: принцип работы

Как работает кислотный аккумулятор необходимо потому, что он является одним из самых доступных - и потому есть большая вероятность его использования в изготовлении самодельной ветроустановки. Этот аккумулятор достаточно «капризный» в эксплуатации: его перезаряд приводит к выкипанию электролита, а постоянный недозаряд - к сульфатации пластин. У других типов аккумуляторов, как правило, нет такой критической реакции к этим факторам. Это необходимо учитывать при выборе аккумулятора.

Принцип работы кислотного аккумулятора заключается в следующем. Известно, что активная масса положительных пластин в заряженном аккумуляторе состоит из двуокиси свинца РbО2, а активная масса отрицательных пластин - из губчатого свинца Рb. Плотность электролита заряженного аккумулятора может варьироваться в зависимости от времени года и района эксплуатации в пределах от 1,25 г/см3 до 1,31 г/см3.

Когда аккумулятор работает на разряд, происходит химическая реакция, в результате которой активная масса отрицательных пластин начинает преобразовываться из губчатого свинца Рb в сернокислый свинец PbS04. В этом случае активная масса положительных пластин аккумулятора изменяется из перекиси свинца Рb02 в сернокислый свинец PbS04. В процессе реакции происходит одновременное выделение воды (Н20), при этом плотность электролита уменьшается с 1,25-1,31 г/ см3 до 1,09-1,15 г/см3.

В итоге плотность электролита при 100% -ном разряде снижается на 0,16 г/см3, а значит, в период разряда аккумулятора уменьшение плотности электролита на 0,01 г/см3 будет соответствовать снижению емкости аккумулятора на 6%. Остаточную емкость можно будет приблизительно определить по напряжению на клеммах не подключенного к нагрузкам аккумулятора.

Таблица «Соотношение плотности электролита с напряжением и зарядом батареи»:

Также важно знать, что при понижении температуры электролита даже на 1°С емкость батареи уменьшится примерно на 1% . В итоге при -25 °С емкость батареи будет меньше в 2 раза, чем при +25 °С. Эту зависимость обязательно нужно учитывать при выборе места для хранения аккумуляторной батареи. Помимо этого, следует учитывать, что батарея теряет свою емкость за счет саморазряда: за каждые сутки хранения при отсутствии подзарядки теряется до 1% емкости.

Когда происходит разряд аккумулятора, составляющий более 75% от его емкости, наступает сульфатация пластин, т. е. на поверхности образуется активное вещество - кристаллы сульфата свинца. Это приводит к необратимым химическим процессам и в итоге - к полному выходу аккумулятора из строя.

Во время зарядки аккумулятора также происходит химическая реакция, только в обратном порядке. Когда активная масса пластин преобразуется в РЬ02 и РЪ, плотность электролита перестает повышаться, а при дальнейшей зарядке происходит только разложение воды на водород и кислород, затем - ее испарение, в результате чего плотность электролита увеличивается. В связи с этим при снижении уровня электролита следует доливать только дистиллированную воду. А для зарядки кислотных стартерных аккумуляторов нужно использовать действие постоянного тока, чтобы не было превышения на 10% от номинальной емкости аккумуляторной батареи и напряжение не превышало 14,2 В.

Изготовление лопастей: как сделать самодельные лопасти для ветрогенератора своими руками

Лопасти для ветрогенератора (со всеми необходимыми крутками и профилем) можно смастерить из композитных материалов, например из полиэфирной смолы и стеклоткани. Этот процесс хотя и достаточно сложный, но доступный для самостоятельной реализации. При этом можно добиться максимального КПД лопасти и снижения ее веса, не применяя дорогостоящего и дефицитного материала. Все материалы самодельных лопастей для ветрогенератора в любом случае будут стоить дешевле, чем готовое ветроколесо заводского выполнения. Главным и самым ответственным моментом в работе является создание матрицы для снятия формы ветроколеса. Снимаемая форма будет в точности повторять матрицу, и на 100% именно от этого зависит правильность форм лопастей и всего ветроколеса.

Матрицу можно сделать из дерева. Перед тем как сделать лопасти для ветрогенератора, необходимо изготовить не менее пяти шаблонов. Матрицу следует делать с особой тщательностью, чтобы она обладала нужной прочностью для снятия определенного количества форм. Данная технология позволяет изготавливать матрицы любых круток, профилей и длин лопастей с высокой точностью. Снимать форму нужно по частям: сначала с одной стороны, затем - с другой. Перед нанесением слоев следует тщательно натереть матрицу куском воска или стеарина, а для больших лопастей лучше применять гелькаут - специальный гель для снятия форм.

При изготовлении лопастей для ветрогенератора своими руками сначала необходимо нанести слой смолы, затем уложить слой стеклоткани. Этот слой нужно пропитать смолой, не дожидаясь полимеризации (застывания стеклоткани). Затем снова укладывается слой стеклоткани и еще раз - слой смолы. После этого заготовку необходимо оставить на 6-24 часа (в зависимости от температуры воздуха, состава смолы и других факторов).

Когда произойдет полное застывание слоев, процедуру можно повторить и нанести следующий слой смолы и стеклоткани. Требуется уложить 3-4 слоя стеклоткани (в зависимости от ее толщины). Столько слоев требуется при длине лопасти до 2 м. Если приходится стыковать куски стеклоткани на одном слое, то не следует делать нахлесты, иначе нарушится форма изделия. Стыки должны быть ровными, без зазоров. На прочность изделия шов с совмещением встык никак не повлияет.

Для укладки слоев из инструментов потребуются кисточка, ножницы и пинцет, а также валик для укладки стеклоткани на матрицу. Принцип работы с валиком аналогичен тому, как происходит работа с ним при наклейке обоев. Валиком удобно разглаживать стеклоткань по поверхности матрицы. Разглаживать необходимо от середины к краям. Валик можно смастерить самостоятельно. Для этого потребуется резьбовая часть болта или трубы 16-24 мм с уваренными на торцах гайками 4-6 мм. В качестве ручки можно использовать проволоку черного металла диаметром 4-5 мм.

Таким же образом нужно наносить и снимать формы со стороны крутки лопасти. После этой процедуры их необходимо соединить, используя те же материалы - смолу и стеклоткань.

С помощью данного метода можно сделать ветроколесо с любым количеством лопастей. Для усиления конструкции следует использовать элементы армирования. Они не должны быть слишком тяжелыми, чтобы не повлиять на вес конструкции: увеличение веса не позволит ветроколесу работать на малых скоростях ветра и, кроме того, может привести к разрушению конструкции при расчетных или штормовых ветрах.

Мощности самодельного ветрогенератора будет достаточно для зарядки аккумуляторных батарей разнообразной техники, обеспечения освещения и в целом работы бытовых электроприборов. Установив ветрогенератор, вы избавите себя от расходов на электроэнергию. При желании рассматриваемый агрегат можно собрать своими руками. Нужно лишь определиться с основными параметрами ветрогенератора и сделать все в соответствии с инструкцией.

Конструкция ветрогенератора включает в себя несколько лопастей, вращающихся под воздействием ветряных потоков. В результате такого воздействия создается энергия вращения. Образовавшаяся энергия посредством ротора поступает на мультипликатор, который в свою очередь передает энергию на электрогенератор.




Также существуют конструкции ветрогенераторов без мультипликаторов. Отсутствие мультипликатора позволяет существенно повысить производительнос ть установки.




Ветрогенераторы можно устанавливать как по отдельности, так и группами, объединенными в ветропарк. Также ветродвигатели можно комбинировать с дизельными генераторами, что позволит экономить топливо и обеспечить максимально эффективную работу системы электрообеспечен ия дома.

Что нужно знать до начала сборки ветрогенератора?

Перед началом сборки ветрогенератора вам нужно определиться с рядом основных моментов.

Первый шаг. Выберите подходящий тип конструкции ветродвигателя. Установка может быть вертикальной и горизонтальной. В случае самостоятельной сборки лучше отдавать выбор в пользу именно вертикальных моделей, т.к. они более просты в изготовлении и балансировке.

Второй шаг. Определите подходящую мощность. В этом моменте все индивидуально – ориентируйтесь на собственные потребности. Для получения большей мощности нужно увеличивать диаметр и массу рабочего колеса.

Увеличение этих характеристик приведет к возникновению определенных сложностей на этапе закрепления и балансировки колеса ветрогенератора. Учитывайте данный момент и объективно оценивайте свои возможности. Если вы новичок, рассмотрите вариант с установкой нескольких ветрогенераторов средней мощности вместо одного очень производительног о агрегата.

Третий шаг. Подумайте, сможете ли вы самостоятельно изготовить все элементы ветрогенератора. Каждая деталь должна быть точно просчитана и сделана в полном соответствии с заводскими аналогами. При отсутствии необходимых навыков лучше купите готовые элементы.

Четвертый шаг. Выберите подходящие аккумуляторные батареи. От автомобильных аккумуляторов лучше отказаться, т.к. они недолговечны, взрывоопасны и требовательны в уходе и обслуживании.

Более предпочтительным вариантом являются герметичные аккумуляторы. Они стоят в пару раз дороже, зато служат в несколько раз дольше и в целом отличаются более высокими характеристиками.

Отдельное внимание уделите выбору подходящего количества лопастей. Самыми популярными являются ветрогенераторы с 2-мя и 3-мя лопастями. Однако у подобных установок есть ряд недостатков.

При работе генератора с 2-мя или 3-мя лопастями имеют место мощные центробежные и гироскопические силы. Под воздействием упомянутых сил существенно возрастает нагрузка на основные элементы ветрогенератора. При этом в некоторых моментах силы действуют в противовес друг другу.

Чтобы нивелировать поступающие нагрузки и сохранить конструкцию ветрогенератора в целостности, нужно выполнить грамотный аэродинамический расчет лопастей и изготовить их в точном соответствии с расчетными данными. Даже минимальные погрешности в несколько раз уменьшают КПД установки и повышают вероятность скорой поломки ветрогенератора.




При работе быстроходных ветродвигателей создается много шума, в особенности, если идет речь о самодельных установках.Чем больший размер будут иметь лопасти, тем сильнее будет шум. Этот момент накладывает ряд ограничений. К примеру, установить настолько шумную конструкцию на крыше дома уже не получится, если, конечно, владельцу не нравится ощущение жизни в условиях аэродрома.

Учитывайте, что с увеличением количества лопастей будет повышаться уровень вибрации, образующейся во время работы ветрогенератора. Двухлопастные установки более сложны в балансировке, особенно для неопытного пользователя. Следовательно, шума и вибрации от ветряков с двумя лопастями будет очень много.

Отдайте выбор в пользу ветрогенератора на 5-6 лопастей. Практика показывает, что такие модели являются наиболее оптимальными для самостоятельного изготовления и использования в домашних условиях.

Винт рекомендуется делать диаметром порядка 2 м. С работой по его сборке и балансировке справится практически любой желающий. Набравшись опыта, можете попробовать собрать и установить колесо с 12-ю лопастями. Сборка такого агрегата потребует больше усилий. Расход материалов и временные затраты тоже увеличатся. Однако 12 лопастей позволят даже при несильном ветре в 6-8 м/с получать мощность на уровне 450-500 Вт.

Учитывайте, что при 12 лопастях колесо будет довольно тихоходным, а это может привести к различным проблемам. К примеру, вам придется собрать специальный редуктор, более сложный и дорогой в изготовлении.

Таким образом, лучшим вариантом для начинающего домашнего мастера является ветрогенератор с колесом диаметром 200 см, оснащенным лопастями средней длины в количестве 6 штук.

Комплектующие и инструменты для сборки

Сборка ветряка потребует наличия множества различных комплектующих и дополнительных приспособлений. Соберите и купите все необходимое заранее, чтобы вам не пришлось отвлекаться на это в будущем.

Бытовые ветрогенераторы

Первый этап. Подготовьте трехточечное бетонное основание. Глубину и в целом мощность фундамента определяйте в соответствии с типом грунта и климатическими условиями в месте строительства. Дайте бетону набрать прочность в течение 1-2 недель и установите мачту. Для этого заройте опорную мачту в землю примерно на 50-60 см и зафиксируйте с помощью растяжек.

Второй этап. Подготовьте ротор и шкив. Шкив представляет собой фрикционное колесо. По окружности такого колеса расположена канавка либо обод. При выборе диаметра ротора нужно ориентироваться на среднегодовое значение скорости ветра. Так, при средней скорости в 6-8 м/с ротор диаметром 5 м будет более эффективен, чем ротор на 4 м.

Третий этап. Изготовьте лопасти будущего ветрогенератора. Для этого возьмите бочку и разделите ее на несколько одинаковых частей в соответствии с выбранным количеством лопастей. Разметьте лопасти при помощи маркера, а затем вырежьте элементы. Для резки прекрасно подойдет болгарка, также можно использовать ножницы по металлу.




Зависимость диаметра колеса от потребной мощности

Пятый этап. Подключите провода к генератору и соберите их в цепь в дозе. Закрепите генератор на мачте. Провода подключите к генератору и мачте. Соберите генератор в цепь. Также подключите к цепи аккумулятор. Учитывайте тот факт, что максимально допустимая длина проводов в случае с такой установкой составляет 100 см. Подключите нагрузку при помощи проводов.




На сборку одного генератора уходит в среднем 3-6 часов, в зависимости от имеющихся навыков и в целом работоспособност и мастера.

Ветрогенератор требует регулярного ухода и обслуживания.

  1. Через 2-3 недели после установки нового генератора нужно демонтировать прибор и убедиться в надежности имеющихся креплений . В целях собственной безопасности проверяйте крепления исключительно при слабом ветре.
  2. Смазывайте подшипники как минимум 1 раз в 6 месяцев. При появлении первых признаков нарушения балансировки колеса сразу же снимите его и устраните имеющиеся неисправности. Самым частым признаком разбалансировки является нехарактерное дрожание лопастей.
  3. Не менее чем раз в 6 месяцев проверяйте щетки токоприемника . Каждые 2-6 лет красьте металлические элементы установки. Регулярная покраска защитит металл от разрушения под воздействием коррозии.
  4. Следите за состоянием генератора . Регулярно проверяйте, не перегревается ли генератор во время работы. Если поверхность установки нагревается до такого состояния, что на ней становится очень трудно держать руку, отнесите генератор в мастерскую.
  5. Контролируйте состояние коллектора . Любые загрязнения нужно в кратчайшие сроки удалять с контактов, т.к. они существенно снижают эффективность работы установки. Следите и за механическим состоянием контактов. Перегрев агрегата, сгоревшие обмотки и прочие подобные дефекты – все это должно сразу же устраняться.

Таким образом, в сборке ветрогенератора нет ничего сложного. Достаточно лишь подготовить все необходимые элементы, собрать установку по инструкции и подключить готовый агрегат к электросети. Правильно собранный ветрогенератор для дома станет надежным источником бесплатной электроэнергии. Следуйте полученному руководству и все получится.

Удачной работы!

Видео – Ветрогенераторы для дома своими руками

Окупаемость Ветроэнергетических установок в условиях средней полосы России

Самый актуальный вопрос в области ветроэнергетики в России на сегодняшний день - как окупить затраты на приобретение и эксплуатацию Ветрогенератора в условиях слабых ветров средней полосы России.

С учетом нашего опыта эксплуатации Ветроустановок , есть несколько советов, которые помогут при выборе Альтернативного источника энергии уже сегодня получить действительное подспорье в хозяйстве, а не дорогую и бесполезную игрушку...

По опыту работы с ветрами средней полосы России, с Ветрогенератора получается получить, в лучшем случае, до 10% мощности от номинала ВУ летом и 25 - 30 % на зимних ветрах.

Например: Потребитель, установив Ветряк, в центральной части РФ, номинальной мощностью 5 кВт, будет получать реальную мощность 0,5 кВт летом и 1,5 кВт в зимний период.


Очевидным решением проблемы производительности ветряков, при работе на «слабых» ветрах, является добавление солнечных батарей. Гибридные системы (Ветрогенератор + Солнечная батарея = Ветросолнечная электростанция ) помогают увеличить мощность Альтернативной электростанции, особенно в летних условиях. Однако темой статьи является повышение окупаемости самой Ветроэнергетической установки, а добавление дополнительных элементов в систему, этому не способствует.

Но вернемся к проблеме окупаемости Ветряных электростанций, для этого есть два направления:

1. Снижение капитальных и эксплуатационных затрат на ВЭС.

2. Повышение производительности ветроэлектростанции.

Однако, рассматривая проблему окупаемости Альтернативной энергетики, нам лучше объединить в обсуждении эти направления в одну общую тему, т.к. они взаимно пересекаются с друг другом, дополняя и усиливая себя.

Первое, на что бы мы обратили внимание - установку не одного мощного Ветрогенератора, а нескольких небольших ветряков. Это диктуется следующими характеристиками Ветроустановок:

- мощные Ветрогенераторы оснащаются мультипликаторами (коробками скоростей), электроприводами разворота «на ветер», дисковыми тормозными системами, жидкостными системами охлаждения и системами электронного контроля под управлением компьютера

/ малые ветряки имеют три - максимум четыре подшипника и механическую систему «буревого» торможения (обычно за счет складывания «хвоста»);

- мощные Ветроустановки имеют большие и тяжелые лопасти с большим диаметром, раскрутить которые под силу хорошему ветру

/ малые модели имеют легкие лопасти, иногда больше трех, и начинают вращаться от ветра 1,5 м/с, одним словом - небольшие Ветряки производительнее больших Ветрогенераторов;



- мощные Ветрогенераторы требуют значительного объема строительных работ, что объясняется большим фундаментом, применением специальной техники и коллективом профессионалов / малые Ветроустановки устанавливаться силами нескольких работников или за счет лебедки. Иногда с использованием автомобиля или трактора, а более тяжелые модели за счет гидравлического цилиндра.

- мощные Ветроустановки просто дороги. При этом они не только в разы могут превышать стоимость нескольких малых систем (равной суммарной мощности - Ветропарк), мощные ВУ дороги в транспортировке, монтаже и наладке, а при эксплуатации - в обслуживании и ремонте / малые Ветрогенераторы за счет своей простоты, дешевы и не требуют, практически, ни какого обслуживания.



- дорогие и мощные модели, даже именитых производителей, легко ломаются и в случае выхода из строя одного, но мощного Ветрогенератора, можно потерять все / ремонт небольших моделей подпадает под правило: «Чем меньше деталь - тем она дешевле как запчасть», и конечно, выход из строя одной единицы, из двух/пяти/десяти ВУ единой Ветроэнергосистемы или Ветропарка, не остановит энергоснабжение объекта.

Второе относиться к потребителям, имеющим хоть какое то подключение к сетям, но не удовлетворенных ее качеством или выделенной мощностью - это Сетевые Альтернативные энергетические системы .

Сетевой комплект = Ветрогенератор (ВУ + СБ или СБ) + сетевой контроллер + сетевой инвертор, предназначен для работы в уже существующую сеть (220 или 380 В) объекта снабжения. Сетевое оборудование, получая непригодную для прямого использования энергию от Альтернативных источников, настраивается на частоту сети и начинает ее снабжение, перерабатывая энергию ветра (и/или солнца) в привычные нам 220 или 380 вольт переменного тока, «бесплатно» и качественно снабжая потребителя.
Для работы этого комплекта не требуется аккумуляторная батарея и средства ее контроля и подзарядки. Это значительно сокращает стоимость Альтернативной энергетической системы и ее эксплуатации, что значительно сокращает сроки окупаемости системы.

При этом, предлагаемые ООО "ТЕРМОДИНАМИКА" сетевые комплекты , имеют дополнительные возможности для организации выделенных линий и подключения любого количества АКБ, на случай необходимости обеспечить бесперебойное питание на объекте... Хотя такое усложнение системы отодвигает сроки окупаемости на годы.


И третье . Как ни странно, в данном случае, мы предлагаем использовать более дорогое Ветроэнергетическое оборудование , но изначально подготовленное для работы на слабых ветрах.

То есть - мы предлагаем, вместо «недорогих» горизонтальных Ветроустановок, дорогие вертикальные Ветрогенераторы VAWT с поворотным крылом, но с меньшим номиналом производительности для каждого конкретного случая.

С учетом того, что данные модели в условиях слабых ветров центральной части РФ, вырабатывают 40% от номинальной мощности летом и 70% зимой, там, где требуется установка 50 кВт горизонтального Ветрогенератора потребуется всего один VAWT с регулируемыми лопастями мощностью 15 кВт.


И, несмотря на то, что новый тип Вертикальной Ветроустановки VAWT в два раза дороже обычного горизонтального Ветрогенератора, при сравнении моделей номинальной мощности, он (VAWT) на треть дешевле обычных ветряков при расчете оборудования на реально полученные киловатты.

Единственный недостаток такой, во всех отношениях «прекрасной» модели Вертикальной Ветроустановки - необходимость периодического обслуживания (смазки) поворотного механизма лопастей.

Давайте подведем итог нашему разговору: возможно ли на сегодня получить окупаемую Ветряную электростанцию работающую в условиях «слабых» ветров.

Подсчитаем:
Например, если среднегодовая скорость ветра составляет 4 м/с, современный горизонтальный полупромышленный ветряк мощностью 10 кВт будет выдавать около 800 - 900 кВтч в месяц. За год работы оборудования выход составит 10200 кВтч. Для выработки такого же количества энергии нам понадобиться семь бытовых киловаттных ветряков (125 кВтч х 7 в месяц) или одна трех киловаттная Ветроустановка VAWT нового типа.
Теперь рассмотрим среднюю стоимость 10200 кВтч за год (при 4 м/с) в виде различных типов комплектаций оборудования «под ключ»:

Сетевая ВЭС на базе горизонтального ВУ 10 кВт: 900 000,00 руб.

Сетевой Ветропарк на базе горизонтальных ВУ 1 кВт в количестве 7* шт: 90 000,00** руб. х 7

Сетевая ВЭС на базе вертикального ВУ 3 кВт с поворотными лопастями: 580 000,00 руб .

При этом стоимость 1 кВтч, (для МО) на сегодня равна, в среднем, 3,00 руб. за кВтч. Считайте...

Вывод очевиден: на сегодняшний день, при ресурсе Ветроустановки в 20 лет, второй и третий варианты - окупаемы , а при некоторых условиях - рентабельны:

- мы рассматриваем наихудший вариант для эксплуатации ветрогенератора - среднюю скорость ветра 4 м/с. Уже при скорости в 5 м/с, все варианты комплектации ВЭС становиться не только окупаемы, но и начинают приносить прибыль. То же произойдет при повышении цен на электроэнергию - при стоимости 1 кВтч = 4,00 руб. затраты окупаются по всем вариантам, а при стоимости 5,00 руб. за кВтч становятся рентабельным даже первый вариант;

- электроэнергия будет только дорожать, а производство бытовых и полупромышленных Ветрогенераторов в мире растет, с появлением новых, более производительных и легких моделей ветряков, а следовательно и более дешевых.

Примечания:

* - то или иное количество ВУ подбирается с учетом ТУ заказчика, путем просчета всех возможных вариантов;

** - без учета монтажных работ, для ВУ мощностью до 1 кВт (включительно) работы по монтажу могут быть выполнены заказчиком самостоятельно, в виду их не сложности.

Ветрогенератор вертикальный: цена, размеры, установка

Приобретая ветрогенератор с вертикальной осью вращения, следует обратить внимание на следующие характеристики:

  • - начальная, номинальная и максимальная скорость ветра;
  • - номинальная и максимальная мощность;
  • - габариты деталей (лопастей, мачты, ротора);
  • - общий вес.

Самый большой ветрогенератор в мире - горизонтальный Энеркон Е-126. Он был впервые установлен в Германии в 2007 году. Его общая высота составляет 198 м, диаметр ротора - 127 м, вес - 6000 т, а мощность - 7,58 МВт! Сейчас в Европе используют несколько десятков таких моделей.

Вертикальные ветряки непромышленного назначения при высоте мачты 5 м имеют диаметр ротора 3 м, вес 120 кг и при средней скорости ветра 5-8 км/ч вырабатывают энергию от 4 тыс. до 10 тыс. кВт ч. в год.

Установить ветрогенератор вертикального типа допустимо, в том числе, и в городских условиях с плотной застройкой. Компактные модели можно устанавливать на крышах зданий на высоту до 6 м. На высотных небоскрёбах высота мачты может достигать 15 м. Ветряное колесо нуждается в надёжном закреплении. При установке следует учитывать его диаметр и вес, которые задаются необходимой мощностью. Основание конструкции должно быть крепким и массивным, т.к. оно испытывает существенные нагрузки. Установка ветрогенератора с вертикальным вращением, в отличие от горизонтального, возможна в любой местности.

Как самому сделать ветрогенератор

С целью самостоятельного изготовления ветряка в домашних условиях необходимо, в первую очередь, собрать саму турбину. В зависимости от выбранной конструкции лопастей понадобится фанера (для рёбер и стрингеров) и алюминиевые листы для обшивки (можно заменить на ПВХ) или ABS пластик для изготовления лопастей на верхней и нижней опорах. В качестве оси подойдёт оцинкованная труба.

Установка генератора - важнейший этап. Существуют самостоятельные, но весьма трудоёмкие способы сборки генератора. При этом используются неодимовые магниты для ротора и катушки индуктивности - для статора. Кронштейн статора выполняется из прочного материала, например, из стальных пластин. Его можно вырезать с помощью гидроабразивной или лазерной резки.

Кроме этого, в различных источниках встречаются советы использовать для самодельных ветряков генераторы - двигатели от авто или стиральных машин. А интернет-ресурсы содержат множество детальных схем сборки подобных систем в домашних условиях.

Ветрогенератор - это сложный механизм, и прежде чем приступать к реализации планов по его сборке, необходимо тщательно взвесить все «за» и «против». Ведь для создания надёжного в длительной эксплуатации ветряка понадобится произвести точные расчёты. Также необходимо наличие такого оборудования, как сварочный аппарат, станок для резки металла и прочего расходного материала и инструментов (карбонатное волокно, стекловолокно, эпоксидная смола, уголки, подшипники и многое другое).

Обязательно нужно учитывать сложности при сбалансировании самодельной конструкции - это довольно сложный процесс. Поэтому самодельные ветряки не рекомендуется устанавливать на высоту более полутора метров.

В качестве альтернативы можно рассмотреть вариант сборки ветрогенератора из готовых комплектующих, специально предназначенных для подобной работы. Принимаясь за самостоятельную сборку, помните, что это потребует определённых навыков, будет довольно затратным и займёт много времени. И в любом случае придётся приобретать инвертор. Желательно с функцией контроллера заряда и стабилизацией напряжения.

Вертикальные ветрогенераторы. Цена

Цены колеблются в зависимости от характеристик. Средняя стоимость непромышленных моделей составляет примерно 2000 у.е:

  • - мощность 50 Вт, диаметр ветряного колеса (ротора) 1 м, высота 0,6 м, цена зависит от производителя - в районе 1 тыс. у.е;
  • - мощность 10 кВт, диаметр ротора 8 м, высота - 6 м, цена около 3,5 тыс. у.е.

ООО "Термодинамика"

Осадчук О.Ю.

2011 г.

Технологии выработки альтернативной энергии давно развиваются крупнейшими компаниями во всем мире. Отдельные европейские страны предусматривают возможности экономии за счет внедрения подобных разработок в энергетические сети уже в ближайшие годы. Одним из самых перспективных направлений этой области является ветровая энергетика, которая не так популярна по сравнению с солнечными батареями, но при этом обладает своими преимуществами. В частности, отличаются эффективностью выработки энергии и абсолютной экологической безвредностью в эксплуатации.

Устройство ветрогенераторов

В состав бытовой ветроэлектрической установки входит электрогенератор и турбина, которая устанавливается на специальной мачте с растяжками и раскручиваемыми лопастями. Для обработки получаемой энергии предусматривается контроллер заряда батарей, соединенный с аккумуляторами. Как правило, в качестве элементов питания используются необслуживаемые компоненты на 24 В. Также в конструкции предусматривается инвертор, который подключается к электросети. Более сложным устройством обладают промышленные ветровые генераторы, представляющие целый комплекс оборудования. Можно сказать, это полноценные станции, включающие силовой шкаф с элементами управления, коммуникационные развязки, электрические генераторы, за параметрами ветра, устройства контроля лопастей, средства пожаротушения, молниезащиту и другие компоненты.

Принцип работы


Любой ветрогенератор работает на принципах преобразования энергий. Вращение активных компонентов (лопастей или роторов) вырабатывает подъемную и импульсную силы, за счет чего приходит в действие и маховик. В процессе раскручивания маховика ротор формирует магнитное поле на недвижимой части установки. В результате на провода начинает поступать электрический ток. Такая модель является общей и относится практически ко всем станциям этого типа. Другое дело, что на практике эксплуатации ветровые генераторы могут подвергаться корректировкам из-за погодных условий. Хотя разработчики конструкций тех же лопастей стремятся максимально предусматривать разные показатели и силы воздействия ветра, все-таки это явление непредсказуемо и может сопровождаться множеством других факторов.

Мощность установок

На данном этапе развития области рано говорить о стандартизированных форматах выпуска таких агрегатов, но определенные закономерности в показателях основных характеристик прослеживаются. Например, мощность ветрогенератора для бытовых нужд обычно составляет не более 100 кВт. Как ни странно, востребованы и модели, обеспечивающие до 1 кВт, подобные установки относят к микроветровой энергетике. Их применяют при оснащении яхт, сельскохозяйственных ферм и т. д.

Более серьезное промышленное и коммерческое оборудование производят не так много компаний, но мощность таких установок может достигать 5 МВт. Как правило, это массивные турбины, масса которых достигает несколько тонн. В то же время производители стремятся делать оборудование мобильным или, по крайней мере, предусматривать возможность транспортировки. Если же говорить о моделях для домашнего применения, то в большинстве случаев это ветрогенераторы на 220В, общая мощность которых может составлять порядка 4 кВт.

Особенности малых ветрогенераторов

Этот класс оборудования представляет наибольший интерес со стороны коммерческих компаний и рядовых потребителей, заинтересованных в использовании ветровой энергии. Установки этого типа располагают стандартной конструкцией, включающей лопасти, ротор, турбины, средства ориентации, генератор с мачтой, инвертор и аккумуляторы. К особенностям же таких устройств можно отнести независимость от центральных электросетей - это значит, что малые ветрогенераторы для дома могут работать в автономном режиме. Такой формат эксплуатации наиболее привлекателен для владельцев загородной недвижимости, где отсутствует стабильное снабжение от центральной электросети. Кроме этого создатели таких установок в некоторых моделях стремятся совмещать концепцию ветрогенератора и В результате бытовая мини-станция оснащается модулем постоянного тока для связи с

Разновидности генераторов


Принципиальное разделение таких установок обусловило классификацию по осям вращения. В частности, существует вертикальный ветрогенератор и его горизонтальный аналог крыльчатого типа. Агрегаты первого первой группы отличаются чувствительностью к порывам и не нуждаются в специальной ориентации. Однако подобные модели имеют и серьезный недостаток - по сравнению с горизонтальными установками их рабочая поверхность в два раза меньше по площади. То есть вертикальная роторная ось вращения турбин лучше ориентируется под характеристики ветра, но изначально обеспечивает меньший объем энергии.

В свою очередь, крыльчатые модели с горизонтально направленной осью способны взаимодействовать с потоками ветра большей площадью. Конечно, есть проблема с направлением рабочих элементов, но эта задача решается с помощью обычного флюгера. Соответственно, по совокупности достоинств крыльчатые установки на данный момент перспективнее, чем вертикальный ветрогенератор карусельного типа. Впрочем, конструкции совершенствуются, и не исключено, что на первый план выйдет нечто среднее между этими вариантами.

Производители ветрогенераторов


На рынке ветрогенераторов первенство берут европейские и китайские производители. В частности, наибольшие успехи показывает датская компания Vestas, а также китайские производители Goldwind и Sinovel.

Что касается отечественных предприятий, то им тоже есть чем похвастаться. На рынке, к примеру, доступны модели от компании «Сапсан-Энергия». На сегодняшний день пользователям доступны две версии установок этой марки - на 1000 и 5000 Вт. Челябинское предприятие «ГРЦ-Вертикаль» выпускает как раз установки вертикального типа с от 1500 до 30 000 Вт. Можно найти и российские ветрогенераторы для обеспечения небольшими объемами энергии. К примеру, компания «Стройинжсервис» предлагает ветровой генератор на 500 Вт. Важно отметить, что практически каждый российский производитель обеспечивает и сервисное обслуживание оборудования, поэтому проблем в содержании техники не должно возникать.

Вопрос цены


Каждый производитель, несмотря на использование общих принципов реализации установок, все же идет своим путем. В итоге получаются агрегаты с уникальными характеристиками и, соответственно, ценниками. В начальном сегменте можно найти ветровой генератор, цена которого будет варьироваться от 40 до 70 тыс. руб. Это бытовая мини-станция с работы, которая оптимально подойдет для запросов небольшого дома. Далее следуют предложения стоимостью 100-150 тыс. руб. Как правило, это агрегаты мощностью от 5000 Вт, которые могут использоваться и для коммерческих целей.

Целесообразность использования ветрогенераторов

По оценкам специалистов, такие установки не всегда выгодно использовать для обеспечения частных нужд. Это связано с высокими ценами на аккумуляторные батареи, инверторы и монтаж. Кроме этого иногда требуется и установка дизель-генератора в качестве дополнения, что также увеличивает расходы на организацию такого способа снабжения энергией. Тем не менее ветровые генераторы себя могут оправдать, если преобразование осуществляется напрямую в тепло. В этом случае реализуется функция генератора как системы отопления, возможности которой можно использовать и для горячего водоснабжения, и для элементарного обогрева дома.


Заключение

При всех недостатках ветровые установки активно продвигаются на рынке, привлекая все новых пользователей. Это обусловлено перспективами сегмента и привлекательностью тех возможностей, которые обеспечивают бесплатные источники энергии. Уже сегодня ветровые генераторы способны брать на себя полное энергообеспечение частных домов. Конечно, не во всех регионах использование таких установок себя оправдывает в силу климатических особенностей. Но даже в этих случаях специалисты рекомендуют не отказываться от подобных предложений, дополняя установки фотоэлектрическими генераторами и другими вспомогательными источниками энергии.