Větrná elektrárna. Větrné generátory pro domácí použití. Poznámky k DIY stavbě

Větrná elektrická zařízení (WPP) přeměňují energii pohybujících se atmosférických hmot, která je v té či oné míře dostupná kdekoli na světě, přímo na elektřinu. To je přesně to, co je základem pozitivního ekonomického a ekologického efektu používání větrných turbín.

Výhody větrné energie

Moderní technologická řešení umožňují vyrábět větrné generátory s výkonem od několika kW do stovek MW. To znamená, že větrné turbíny mohou dodávat elektřinu jak celým průmyslovým oblastem, tak jednotlivým obytným chatám. Kromě čistě ekonomických výhod má větrná energie ještě jednu nepopiratelnou výhodu – výrazně snižuje tlak na ekologii a biosféru Země. Proto autoritativní web „Alternative Energy“ (http://altenergiya.ru/) správně potvrzuje hluboké myšlenky V. V. Vernadského, vyjádřené již v polovině dvacátého století:

…prodej malých větrných elektráren, které mohou využívat větrnou energii téměř v jakémkoli regionu (i tam, kde není dostatek větrné energie pro průmyslové využití), neustále roste. Předpokládá se, že tyto alternativní zdroje energie budou stále více využívány, a to jak veřejně, tak soukromě, dokud nakonec nenahradí tradiční energii založenou na fosilních palivech.

Ekonomické výhody větrné energie pro domácnosti (zařízení s výkonem 3–15 kW) zahrnují následující faktory:

Nevyčerpatelný zdroj energie;
Ekologická čistá energie;
Rychlost výstavby větrné turbíny;
Krátká doba návratnosti kapitálových investic;
Pro instalaci zařízení nejsou nutná žádná zvláštní místa.

Nevýhodou malých větrných turbín je prakticky jeden faktor - přímá závislost vyrobeného výkonu na tlaku proudění vzduchu, který ve většině oblastí Země není stabilní. Proto je pro stabilní a vysoce kvalitní napájení domácích spotřebičů vyžadováno další vybavení, jako jsou baterie a polovodičové usměrňovače..

Studie energetického potenciálu území

Při pohledu do budoucího 21. století je zřejmý nedostatek alternativy k rozvoji větrné energie. Ve vyspělých zemích proto probíhají studie o potenciálu území za účelem jejich využití pro stavbu velkých větrných turbín.

Stanice alternativní energie obvykle zabírají velké plochy. Pozornost je proto věnována především takovým oblastem, které ani z dlouhodobého hlediska nelze zapojit do jiných ekonomických aktivit:

Pouště;
Horské výšiny;
Policové zóny;
Pobřežní zóny moří a oceánů a další.

Zejména populární internetový zdroj windypower.blogspot.com/p/blog-page_8642.html poskytuje následující informace:

Je provedena předběžná studie potenciálu území. Anemometry se instalují v nadmořské výšce 30 až 100 metrů a po dobu jednoho až dvou let sbírají informace o rychlosti a směru větru. Získané informace lze spojit do map dostupnosti větrné energie. Tyto karty umožňují potenciálním investorům vyhodnotit míru návratnosti investice do projektu

Kapacity průmyslových větrných elektráren

Průmyslové větrné turbíny se dodávají v široké škále kapacit v závislosti na energetickém potenciálu konkrétní oblasti. Moderní technologie umožňují sériovou výrobu i nestandardizovaných výrobních zařízení s dobou návratnosti 3–5 let.

Dnes se největší pozemní větrná farma nachází v průsmyku Tehachapi v Kalifornii. Jeho celková kapacita, srovnatelná s kapacitou velkých tepelných elektráren, je již 1550 MW. Do budoucna se plánuje navýšení instalovaného výkonu větrné elektrárny ALTA na 3000 MW. Používá větrné turbíny o výkonu 1,5 a 3,0 MW.

Mocnosti, které vlastní velké šelfové zóny, aktivně rozvíjejí pobřežní větrnou energii. Dánsko a Spojené království v této oblasti vedou. Takové větrné turbíny se instalují 10–50 km od pobřeží v moři s malou hloubkou a jsou vysoce účinné, protože tam vanou stálé mořské větry. Největší větrnou farmou mezi těmi, které působí v offshore zónách světa, je britská stanice London Array s provozní kapacitou 630 MW.

Vyvíjejí se také takové exotické typy větrných elektráren, jako jsou plovoucí a stoupající. Zatím se jedná o instalace s jedním nebo malou skupinou generátorů o výkonu každého 40–100 kW. Postupem času se ale plánuje navýšení kapacity bloků u plovoucích elektráren na 6,3 MW. Zejména dánské a italské společnosti se již těmto kapacitám přiblížily.

Větrné elektrárny pro poskytování elektřiny chatám a malým podnikům a jejich ceny.

Aby bylo možné plně pokrýt potřeby venkovského domu, malé farmy, restaurace nebo trhu, stačí mít instalaci s výkonem 20 kW nebo ještě méně. Pro bytový dům se např. jmenovitý výkon elektrocentrály volí v sazbě 1 kW na 12 m2 plochy, pokud zimní teplota neklesne pod 18 C při průměrné denní rychlosti větru 6,3 m/s popř. více.

Náklady na elektrárnu pro domácí potřeby a malé podniky závisí na jmenovitém výkonu elektrického generátoru a činí asi 50 tisíc rublů na 1 kW pro větrné elektrárny do 3 kW, 40 tisíc rublů/kW pro větrné elektrárny do 10 kW a asi 30 tisíc rublů/kW – pro větrné elektrárny nad 10 kW.

Doba návratnosti u autonomní elektrárny je 5 - 7 let, takže 1 kW instalovaného jmenovitého výkonu generátoru za rok dokáže vyrobit tolik energie, kolik odpovídá spalování 2 tun kvalitního uhlí.. Zejména větrná turbína ESO-0020 o jmenovitém elektrickém výkonu 20 kW, prezentovaná na webových stránkách „Vzdělávací materiály VGUES (http://abc.vvsu.ru/) má následující parametry:

Cena elektřiny je 0,02 $/kWh;
Roční produkce elektřiny energie - více než 70 000 kWh;
Doba návratnosti – až 7 let;
Životnost - 20 let.

Video

Obsah:

Vítr mezi všemi národy byl vždy vnímán jako projev božské síly. Tato síla je zjevná a v některých případech obrovská. Jak se lidstvo vyvíjelo, kromě uctívání božstev vzdušného živlu se ho naučilo používat pro své potřeby. Pro všechny národy se plachta stala základem pohybu po vodě a objevily se větrné mlýny. Na krátkou dobu podle historických měřítek, se začátkem využívání tepla jako základu pro činnost většiny mechanismů, používání větru kleslo.

Ale v dnešní době, s příchodem ekologických problémů, zájem o využití síly větru rychle a silně ožívá. Moderní technická řešení umožňují efektivně přeměnit energii proudění vzduchu na elektřinu. I když dražší ve srovnání s jinými technologiemi, které se používají v hlavních typech elektráren. Jsou tři – tepelné, jaderné a vodní elektrárny. Větrné elektrárny si dnes našly své místo na trhu s elektřinou. O tom a podrobněji si povíme později v článku.

Od historie po moderní dobu

Archeologické studie naznačují, že před několika tisíci lety vytvořili babylonští řemeslníci větrné stroje, aby přeměnili bažiny na zemědělskou půdu. Tyto mechanismy byly použity k nabírání vody a odvodňování půdy. Číňané používali podobné stroje na svých rýžových polích přibližně ve stejnou dobu. A první větrné mlýny se objevily mezi staroegyptskými podnikateli. Postupem času se mlýny objevily v Evropě a dále na východ kolem 12. století.

Vývoj elektrické technologie nemohl pomoci, ale přiměl inženýry k myšlence nahradit mlýnské kameny mlýna elektrickým generátorem. Stalo se tak ve třicátých letech minulého století. Problémy na trzích s palivy a také havárie v jaderných elektrárnách podnítily rozvoj větrných elektráren. Dnes se jejich počet rapidně zvyšuje, o čemž svědčí následující statistiky:

Živly jsou však nepředvídatelné. A pro element vzduchu existuje taková definice jako úplný klid. To znamená, že i na otevřeném moři, kde je vzduch v neustálém pohybu, se stává, že vítr zmizí. Větrná elektrárna je proto účinná pouze v místě, kde se klid vyskytuje co nejméně. Taková místa jsou nejběžnější v blízkosti mořského pobřeží, na kopcích, v horách a v některých specifických oblastech.

Jak to funguje a jak to funguje

Základem větrné elektrárny je oběžné kolo (turbína). Nejúčinnější konstrukcí je třílisté vrtulové kolo namontované vysoko nad zemí. Provoz elektrárny s takovým oběžným kolem je znázorněn na obrázku níže:

Pro dosažení maximální účinnosti ovládají speciální mechanismy polohu rotoru a lopatek. Automaticky se volí podle směru a síly větru. Existují i jiná provedení oběžných kol, tzv. bubnová. Například takové, u kterých nezáleží na směru větru. Jde především o výsledek kreativity jednotlivých nadšenců.

Hlavní nevýhodou všech nevrtulových modelů je nižší účinnost. Elektrárna s oběžným kolem vrtule má účinnost o něco menší než 50 %. A hlavní nevýhodou všech větrných elektráren bez výjimky je vítr samotný. Jeho síla podléhá častým změnám. V důsledku toho se mění otáčky oběžného kola a zároveň se mění generovaný elektrický výkon. Proto je pro propojení větrného generátoru s elektrickou sítí zapotřebí dodatečné elektrické vybavení.

Typicky se jedná o baterie s invertory. Generátor nejprve nabije baterie a pro tento proces je rovnoměrnost síly proudu irelevantní. Přenos elektřiny do sítě se provádí invertorem, který přeměňuje náboj nahromaděný v baterii. Další výhodou konstrukce vrtule je její ovladatelnost. Pokud je síla větru nadměrná, úhel náběhu čepele se sníží na minimum. V důsledku toho klesá zatížení turbíny větrem.

Ne vždy je ale možné ochránit větrnou elektrárnu před poruchou. Na pobřeží jsou hurikány, které rozbijí oběžné kolo. Takové případy jsou uvedeny níže.

Moderní větrná elektrárna je obrovská stavba. Proto je dopad silných větrů na něj velmi patrný. Dobré vizuální znázornění měřítka takové elektrárny poskytuje obrázek níže.

Výška, ve které se elektrocentrála nachází, je v průměru padesát metrů. Čím výše jdete, tím silnější a stabilnější vítr fouká. Pro získání největšího výkonu jsou instalovány desítky elektrických generátorů. Z pobřežních větrných elektráren se nejvýkonnější nachází ve Spojených státech. Níže je několik stručných informací o něm.

Největší počet elektráren je postaven na pobřeží. Říká se jim pobřežní. Ale protože pobřežní pozemky jsou drahé, dává větší smysl stavět v mělkých vodách mořského šelfu. Takové elektrárny se nazývají offshore. Kvůli vysokým nákladům na výstavbu však byla kapacita největší pobřežní elektrárny na světě postavené u pobřeží Anglie 630 MW, což je více než 2krát méně než její pozemní protějšek.

Dalším rozvojem pobřežních elektráren jsou plovoucí větrné elektrárny. Jsou však největší a nejdražší, a proto jsou ve skutečnosti vzácné. S největší pravděpodobností se nikdy nestanou hlavním zdrojem elektřiny ze síly mořského větru. Pro získání vyšších ekonomických ukazatelů se využívá vítr v nadmořské výšce více než sto metrů. To využívá speciální konstrukci založenou na aerostatu nazývanou stoupající větrná farma.

Protože je ale nosnost balónu omezená, odpovídá maximální výkon elektrárny svou hmotností výkonu 30 kW. Bude schopna zajistit několik domů. Jejich počet bude záviset na režimu spotřeby elektřiny. Nevýhodou plovoucí elektrárny je, že je riziková. Může ji odfouknout silný vítr a zabránit tomu je problematické.

Environmentální problémy větrných elektráren

Oběžná kola mají jednu nepřekonatelnou nevýhodu. Vydávají infrazvuk. A má neblahý vliv na všechny živé organismy včetně člověka. Pokud se elektrárna nachází daleko od obydlí, například na moři nebo v horách, je lidský faktor odstraněn. Ale dopad na ekosystém zůstává. Jeden německý obyvatel svědčí o tom, jak problematický je infrazvuk z větrných elektráren:

V této zemi jsou větrné turbíny instalovány všude, kde to území dovolí. Německo je po opuštěných jaderných elektrárnách nejaktivnější ze všech zemí ve výstavbě větrných elektráren. Vznik takových nových budov nutí lidi žijící v sousedství stěhovat se do nových míst bydliště. Ale nikdo nechce kupovat jejich domy. Ve společnosti proto vznikají problémy. Optimálním místem pro větrné elektrárny je tedy mořský šelf.

V poslední době je problém poskytování elektřiny opravdu naléhavý. Vědci z celého světa se snaží tento problém vyřešit. Díky vývoji se nyní generátory aktivně využívají k výrobě dostatečného množství elektrického proudu pro domácnost. Zvláště výkonné instalace mohou poskytnout elektřinu velké chatě nebo dokonce podniku.

Princip činnosti

Domácí větrný mlýn má jednoduchý design. Takže na kovovém stožáru je dřík s několika lopatkami, jejichž rotace se otáčí na rotoru, což vede ke generování proudu. Napájí se do baterií, které zásobují domácnost elektřinou za nepřítomnosti větru. Dříve proud prochází měničem, díky čemuž není střídavý, ale konstantní. Elektřina vstupuje do střídače, kde se napětí stává 220 V. Díky přítomnosti dobíjecích baterií větrný mlýn napájí domácnost i při slabém větru nebo úplném klidu.

Princip činnosti větrného generátoru odpovídá principu činnosti automobilu. Jediný rozdíl je v tom, že v druhém případě rotor otáčí kola.

Je třeba poznamenat, že moderní větrné generátory nevyžadují silný vítr. Provoz větrného mlýna byl umožněn díky dostupnosti vhodných kovů. Toto provedení dodává domu elektřinu, i když je rychlost větru jen 4 m/s.

Výhody větrných elektráren

Větrné mlýny pro domácí použití jsou velmi oblíbené. Cena takové nepříliš výkonné instalace je přibližně 2 tisíce dolarů, ale po celý život ušetříte za elektřinu. To samozřejmě není jediná výhoda větrné elektrárny.

Tento design je považován za nejekologičtější. V souladu s tím se během jeho provozu neuvolňují do atmosféry žádné toxické výpary. Navíc nedochází k žádné škodě na životním prostředí.
Domácí větrné generátory nevyžadují palivo. K výrobě elektřiny stačí poryvy větru.
Takové elektrárny jsou považovány za odolné, protože k jejich výrobě se používají pouze moderní materiály, které nepodléhají korozi.
Samostatně stojí za zmínku snadnost instalace větrného generátoru, protože to můžete udělat sami pomocí vhodných generátorů a několika baterií. Je třeba mít na paměti, že domácí produkty mohou fungovat hůře než továrně vyrobené elektrárny. V souladu s tím je velmi důležité vybrat generátor s určitými technickými parametry, který skutečně dokáže zásobovat dům elektřinou.
Další výhodou větrných elektráren je jejich vysoká účinnost. Větrné generátory přirozeně nejsou stroje na věčný pohyb, ale tomuto konceptu jsou blízké. K získání proudu tedy nejsou potřeba dodatečné náklady.
Moderní modely větrných generátorů výrazně převyšují své předchůdce. Při jejich provozu nejsou patrné žádné vibrace ani hlasitý hluk. Navzdory obrovskému rozpětí lopatek prakticky nedochází k vibracím.
Při instalaci jednoduchého větrného generátoru nemusíte získat příslušné povolení. Přirozeně to platí pouze pro domácí zařízení, která mají nízký stožár a průměrné rozpětí lopatek.

Nevýhody větrných elektráren

Po prostudování výhod takových zařízení se mnoho lidí diví, proč nejsou elektrárny instalovány všude. Přirozeně toto kvůli řadě závažných nedostatků.

Hlavní nevýhodou je chybějící záruka výroby potřebného množství elektřiny pro vytápění vašeho domova v zimě. Tento problém lze jistě vyřešit instalací několika větrných generátorů nebo jedné skutečně výkonné konstrukce, ale bude to poměrně drahé, což se nakonec ukáže jako nerentabilní.
Další nevýhoda se týká potřeby velké plochy. Pokud se bavíme o chatě, která stojí na pozemku 30–50 akrů, tak to není problém. Ne každý může nainstalovat větrný generátor na skromnou letní chatu. Navíc se má za to, že konstrukce může být instalována alespoň 20 m od nejbližší budovy. V opačném případě nebudou domácí spotřebiče fungovat dobře kvůli elektromagnetickému poli.
Šíření větrných turbín je omezeno jejich cenou. Podobný produkt průměrného výkonu bude stát 5–10 tisíc dolarů. Cena nejlevnějších odrůd začíná od 1 do 2 000. Kvalitní elektrárna se samozřejmě vyplatí, takže tato cena by neměla být matoucí.

Aplikace větrných generátorů

Podobné instalace liší ve své síle. V souladu s tím jsou schopny poskytnout elektřinu jednomu malému domu nebo celé vesnici. Stojí za zmínku, že větrné generátory jsou instalovány nejen pro dodávku energie do domu, ale také pro úsporu peněz. Jinými slovy, lidé využívají elektřinu z veřejné sítě a tu, kterou vyrábí větrný generátor.

Pokud mluvíme o instalaci konstrukce, pak podle bezpečnostních požadavků je větrný generátor stožárového typu namontován ve slušné vzdálenosti od domova. Dnes jsou v prodeji minigenerátory s nízkým výkonem. Tento design lze umístit na střechu domu.

Typy větrných elektráren

Výběr větrného generátoru

Při výběru takového designu je to nutné věnujte pozornost 3 důležitým faktorům:

průměrná rychlost větru;
průměrná úroveň spotřeby elektřiny během měsíce;

Odborníci připomínají, že čím vyšší stožár, tím nižší je potřebná rychlost větru k roztočení točny. V souladu s tím bude cena za takový design velmi vysoká.

Optimální výška by měla přesahovat nejvyšší umístěnou budovu v okruhu 100 m, přibližně 10 m.

Je větrná turbína skutečně zisková?

Mnoho lidí říká, že když je průměrná rychlost větru 4 m/s, elektřina vyrobená větrným generátorem bude dost drahá. Abychom to ověřili nebo vyvrátili, je nutné spočítat výrobu zařízení na rok a 20 let. Je třeba vzít v úvahu, že náklady na větrný generátor je nejméně 150 tisíc rublů. V souladu s tím bude použití větrného mlýna skutečně oprávněné při absenci síťové elektřiny. Pokud je váš dům připojen k síti, neměli byste instalovat výkonnou elektrárnu, abyste ušetřili peníze.

Pokud by nebyla dodávána elektřina, ale průměr rychlost větru přesahuje 4–5 m/s, měli byste přemýšlet o instalaci větrného generátoru. To platí zejména při zohlednění neustálého zdražování elektřiny. Pokud si přejete, můžete se spojit se svými sousedy a pořídit si opravdu výkonnou elektrárnu. V tomto případě nebudou náklady na instalaci příliš vysoké a skutečně zajistíte svému domovu elektřinu.

Lidé využívali větrnou energii od pradávna. I dnes se k výrobě elektřiny používají speciální větrné turbíny. Takové elektrárny jsou zvláště účinné v oblastech, kde je neustále pozorován silný vítr.

Podrobnosti Zveřejněno: 03.11.2015 20:46

Rostoucí ceny elektřiny nutí mnoho uživatelů přemýšlet, jak ušetřit, a existuje rozumná alternativa ke spotřebě energie z veřejné sítě? Pro mnohé je cestou ven koupit nebo postavit větrný mlýn pro svůj domov vlastníma rukama. Moderní větrné generátory navíc nepředstavují pouze efektivní způsob poskytování elektřiny osobám vzdáleným od centrálních sítí osad, ale také způsob, jak výrazně snížit náklady na energie a učinit vaši domácnost energeticky nezávislejší.

Podívejme se, jaký větrný generátor je nejlepší vybrat pro váš domov, s jakou energií můžeme počítat a co potřebujete vědět pro jeho instalaci.

Typy větrných turbín

Větrné generátory (také nazývané větrné generátory, větrné elektrárny, větrné stanice, jednoduše větrné turbíny, větrné stanice atd.) jsou v podstatě větrné elektrárny (WPP). Tak se nazývá větrná elektrárna, jejíž zařízení a konstrukce jsou funkčně propojeny a tvoří jeden celek, který vyrábí elektřinu z kinetické energie pohybujících se vzduchových hmot. Jednoduše řečeno, jde o systémy, které umožňují využívat vítr jako zdroj obnovitelné energie.

Je třeba mít na paměti, že řídký vzduch také ovlivňuje provoz větrné turbíny, avšak při vystavení stálému větru, například na mořském pobřeží, není tato nevýhoda významná. Je důležité mít na paměti, že provoz domácích větrných turbín ovlivňuje televizní síť a může způsobit rušení přijímací antény.

Návrh větrné turbíny a složení zařízení větrné elektrárny, obrázek ataba.com.ua

Pokud v oblasti, kde se větrná elektrárna nachází, převládá slabý vítr, optimálním řešením by bylo spojení několika instalací do sítě se společným bateriovým uzlem. V opačném případě je nutné nakonfigurovat provoz větrných turbín tak, aby každé jednotlivé zařízení sloužilo svému „podílu“ na zátěži, a aby se šetřila elektřina, měli by být spotřebitelé rozmístěni v domě: určité elektrické vedení musí odpovídat různým skupinám domácností spotřebiče.

Jak naznačují zkušenosti mnoha evropských zemí, u bytových domů je vhodnější instalovat několik větrných turbín (příklad) malého výkonu, které budou vyrábět elektřinu a ukládat ji do společné baterie, než pořizovat jednu velkou větrnou turbínu.

Jak vypočítat výkon větrné turbíny pro dům

Pro přibližný výpočet výkonu domácí větrné farmy je potřeba vypočítat průměrnou měsíční spotřebu elektřiny s přihlédnutím k seznamu všech používaných domácích elektrospotřebičů, jejich výkonu a době provozu (tabulka, která ukazuje průměrnou spotřebu domácích spotřebičů je nachází se). Stojí za zmínku, že nejčastěji se v obchodech prodávají větrné elektrárny pro soukromé použití o výkonu 2 až 10 kW.

Mnoho informačních zdrojů uvádí, že k plnému uspokojení potřeb domácnosti bude potřebovat 3 až 4členná rodina větrný generátor o výkonu alespoň 10 kW. V každém konkrétním případě je však potřeba vycházet z určitých energetických potřeb, což může být dosti individuální ukazatel.

Jedním z dalších pozitivních aspektů domácího používání větrných turbín je možnost prodeje přebytečné elektřiny státu. Jak dodat „přebytečnou“ elektřinu do centrální energetické sítě a podrobné informace o aktuálních „zelených“ tarifech naleznete v.

Nezapomínejte na bezpečnost: úder blesku, který může mít za následek požár větrného mlýna, námraza lopatek, nedostatečná pevnost nosných konstrukcí nebo základu větrné turbíny, může způsobit poškození nejen samotného zařízení, ale i lidského zdraví . Proto by nebylo zbytečné starat se o vybavení generátoru různými ochrannými systémy.

Nakonec, při výběru typu větrného generátoru, hledání důvěryhodného výrobce, výpočtu jeho výkonu a řešení dalších problémů může nastat mnoho „úskalí“, na které žádný článek nemůže poskytnout úplné odpovědi. Naštěstí dnes moderní technologie umožňují instalovat větrnou turbínu kdekoli a není k tomu vůbec nutné mít speciální technické znalosti a o účinnosti a šetrnosti k životnímu prostředí takového zdroje čisté energie již není pochyb. V každém případě bude moudrým rozhodnutím konzultace se zkušeným specialistou.

Podívejte se na další zajímavé materiály:

Novinky pro partnery:

Pro zobrazení prosím povolte JavaScript