Vindkraftstasjon. Vindkraftgeneratorer for hjemmebruk. Merknader om DIY-konstruksjon

Vindelektriske installasjoner (WPPs) konverterer energien fra bevegelige atmosfæriske masser, som i en eller annen grad er tilgjengelig hvor som helst i verden, direkte til elektrisitet. Det er nettopp dette som ligger til grunn for den positive økonomiske og miljømessige effekten av å bruke vindturbiner.

Fordeler med vindenergi

Moderne teknologiske løsninger gjør det mulig å produsere vindgeneratorer med effekt fra flere kW til hundrevis av MW. Det vil si at vindturbiner kan gi strøm til både hele industriområder og enkelte bolighytter. I tillegg til rene økonomiske fordeler, har vindenergi en annen ubestridelig fordel - den legger betydelig lavere press på jordens økologi og biosfære. Derfor bekrefter det autoritative nettstedet "Alternative Energy" (http://altenergiya.ru/) med rette de dype tankene til V.V. Vernadsky, uttrykt tilbake i midten av det tjuende århundre:

…salget av små vindparker, som kan utnytte vindkraft i nesten alle regioner (selv der det ikke er nok vindkraft til industriell bruk), øker stadig. Det er spådd at slike alternative energikilder vil bli brukt mer og mer utbredt, både offentlig og privat, inntil de til slutt fortrenger tradisjonell energi basert på fossilt brensel

De økonomiske fordelene med husholdningsvindenergi (installasjoner med en kapasitet på 3–15 kW) inkluderer følgende faktorer:

Uuttømmelig energikilde;
Økologisk ren energi;
Hastighet for konstruksjon av en vindturbin;
Kort tilbakebetalingstid for kapitalinvesteringer;
Ingen spesielle steder er nødvendig for installasjon av utstyr.

Ulempen med små vindturbiner er praktisk talt en faktor - den direkte avhengigheten av den genererte kraften av trykket fra luftstrømmen, som i de fleste områder av jorden ikke er stabil. Derfor, for en stabil og høykvalitets strømforsyning til husholdningsapparater, kreves tilleggsutstyr som batterier og halvlederlikerettere.

Studie av energipotensialet til territoriet

Når vi ser inn i det fremtidige 21. århundre, er mangelen på alternativ til utvikling av vindenergi åpenbar. I avanserte land gjennomføres det derfor studier av potensialet til territorier med sikte på å bruke dem til bygging av store vindturbiner.

Alternative energistasjoner opptar vanligvis store områder. Følgelig rettes først og fremst oppmerksomhet til slike områder som, selv på lang sikt, ikke kan være involvert i andre økonomiske aktiviteter:

ørkener;
Fjellhøyder;
Hyllesoner;
Kystsoner av hav og hav, og andre.

Spesielt gir den populære Internett-ressursen windypower.blogspot.com/p/blog-page_8642.html følgende informasjon:

Det gjennomføres en forundersøkelse av potensialet i området. Vindmålere monteres i 30 til 100 meters høyde, og i ett til to år samler de informasjon om vindhastighet og vindretning. Informasjonen som innhentes kan kombineres til kart over vindenergitilgjengelighet. Slike kort lar potensielle investorer vurdere avkastningen på investeringen til prosjektet

Kapasiteten til industrielle vindkraftverk

Industrielle vindturbiner kommer i en lang rekke kapasiteter avhengig av energipotensialet til et bestemt område. Moderne teknologier tillate masseproduksjon av selv ikke-standardisert generasjonsutstyr med en tilbakebetalingstid på 3–5 år.

I dag ligger den største landbaserte vindparken ved Tehachapi Pass i California. Dens totale kapasitet, sammenlignbar med kapasiteten til store termiske kraftverk, er allerede 1550 MW. I fremtiden er det planlagt å øke den installerte kapasiteten til ALTA vindpark til 3000 MW. Den bruker 1,5 og 3,0 MW vindturbiner.

Krafter som eier store sokkelsoner utvikler aktivt vindkraft til havs. Danmark og Storbritannia er ledende på dette området. Slike vindturbiner er installert 10–50 km fra kysten i et hav med grunne dybder og er svært effektive fordi det blåser konstant havvind der. Den største vindparken blant de som opererer i offshore-soner i verden er den britiske stasjonen London Array med en driftskapasitet på 630 MW.

Slike eksotiske typer vindparker som flytende og svevende er også under utvikling. Foreløpig er dette installasjoner med en eller en liten gruppe generatorer med en kapasitet på 40–100 kW hver. Men over tid er det planlagt å øke kapasiteten på enheter ved flytende kraftverk til 6,3 MW. Spesielt danske og italienske selskaper har allerede nærmet seg slike kapasiteter.

Vindparker for å levere strøm til hytter og små bedrifter og deres priser.

For å fullt ut dekke behovene til et landsted, en liten gård, en restaurant eller et marked, er det nok å ha en installasjon med en kapasitet på 20 kW eller enda mindre. For et boligbygg, for eksempel, velges merkeeffekten til generatoren med en hastighet på 1 kW per 12 m2 areal, hvis vintertemperaturen ikke faller under 18 C med en gjennomsnittlig daglig vindhastighet på 6,3 m/s eller mer.

Kostnaden for et kraftverk for innenlandske behov og små bedrifter avhenger av den nominelle effekten til den elektriske generatoren og er omtrent 50 tusen rubler per 1 kW for vindkraftverk opp til 3 kW, 40 tusen rubler/kW for vindkraftverk opp til 10 kW og omtrent 30 tusen rubler/kW – for vindkraftverk over 10 kW.

Tilbakebetalingsperioden for et autonomt kraftverk er innen 5 - 7 år, så 1 kW av den installerte nominelle effekten til generatoren per år kan generere like mye energi som tilsvarer å brenne 2 tonn høykvalitetskull. Spesielt ESO-0020 vindturbinen med en nominell elektrisk effekt på 20 kW, presentert på nettstedet "Educational materials of VGUES (http://abc.vvsu.ru/) har følgende parametere:

Kostnaden for elektrisitet er $0,02/kWh;
Årlig strømproduksjon energi - mer enn 70 000 kWh;
Tilbakebetalingstid - opptil 7 år;
Levetid - 20 år.

Video

Innhold:

Vind blant alle folkeslag har alltid blitt oppfattet som en manifestasjon av guddommelig kraft. Denne kraften er åpenbar, og i noen tilfeller enorm. Etter hvert som menneskeheten utviklet seg, i tillegg til sin ære for luftelementets guder, lærte den å bruke den til sine egne behov. For alle nasjoner ble seilet grunnlaget for bevegelse på vannet, og vindmøller dukket opp. I en kort periode etter historisk standard, med begynnelsen av bruken av varme som grunnlag for driften av de fleste mekanismer, ble bruken av vind redusert.

Men nå for tiden, med fremveksten av miljøproblemer, gjenopplives interessen for å utnytte vindkraften raskt og kraftig. Moderne tekniske løsninger gjør det mulig å effektivt konvertere energien til luftstrømmer til elektrisitet. Selv om det er dyrere sammenlignet med andre teknologier som brukes i hovedtypene kraftverk. Det er tre av dem - termiske, kjernefysiske og vannkraftverk. I dag har vindkraftverk funnet sin nisje i strømmarkedet. Vi vil snakke om dette og mer mer detaljert senere i artikkelen.

Fra historie til moderne tid

Arkeologiske studier tyder på at babylonske håndverkere for flere tusen år siden skapte vindmaskiner for å forvandle sumper til jordbruksland. Disse mekanismene ble brukt til å øse ut vann og drenere jorda. Kineserne brukte lignende maskiner i rismarkene sine omtrent samtidig. Og de første vindmøllene dukket opp blant gamle egyptiske gründere. Over tid dukket det opp møller i Europa, og videre østover rundt 1100-tallet.

Utviklingen av elektrisk teknologi kunne ikke unngå å få ingeniører til ideen om å erstatte møllesteinene til bruket med en elektrisk generator. Dette skjedde på trettitallet av forrige århundre. Problemer i drivstoffmarkedene, samt ulykker ved kjernekraftverk, har stimulert utviklingen av vindkraftverk. I dag øker antallet raskt, som det fremgår av statistikken nedenfor:

Elementene er imidlertid uforutsigbare. Og for luftelementet er det en slik definisjon som fullstendig ro. Det betyr at selv i åpent hav, hvor luften er i konstant bevegelse, hender det at vinden forsvinner. Derfor er et vindkraftverk kun effektivt på et sted hvor ro inntreffer så sjelden som mulig. Slike steder er mest vanlige nær kysten, på åser, i fjell og i noen spesifikke områder.

Hvordan det fungerer og hvordan det fungerer

Grunnlaget for et vindkraftverk er pumpehjulet (turbinen). Den mest effektive utformingen er et tre-bladet propell-type impeller montert høyt over bakken. Driften av et kraftverk med en slik impeller er illustrert på bildet nedenfor:

For å oppnå maksimal effektivitet kontrollerer spesielle mekanismer posisjonen til rotoren og bladene. De velges automatisk i henhold til vindens retning og styrke. Det finnes andre utforminger av løpehjul, de såkalte trommelen. For eksempel de der vindretningen ikke spiller noen rolle. Dette er hovedsakelig et resultat av kreativiteten til individuelle entusiaster.

Den største ulempen med alle ikke-propellmodeller er lavere effektivitet. Et kraftverk med propellhjul har en virkningsgrad på litt under 50 %. Og den største ulempen med alle vindkraftverk uten unntak er vinden i seg selv. Hans styrke er gjenstand for hyppige endringer. Som et resultat endres impellerhastigheten, og samtidig endres den genererte elektriske kraften. Derfor, for å koble vindkraftgeneratoren med strømnettet, kreves det ekstra elektrisk utstyr.

Vanligvis er dette batterier med omformere. Generatoren lader først batteriene, og for denne prosessen er jevnheten i strømstyrken irrelevant. Overføringen av elektrisitet til nettverket utføres av en inverter, som konverterer ladningen som er akkumulert i batteriet. En ekstra fordel med propelldesignet er dens kontrollerbarhet. Hvis vindstyrken blir for stor, reduseres angrepsvinkelen til bladet til et minimum. Som et resultat avtar vindbelastningen på turbinen.

Men det er ikke alltid mulig å beskytte et vindkraftverk mot havari. Det er orkaner på kysten som bryter løpehjulet. Slike tilfeller er vist nedenfor.

En moderne vindpark er en enorm struktur. Derfor er virkningen av sterk vind på den veldig merkbar. En god visuell representasjon av skalaen til et slikt kraftverk er gitt av bildet vist nedenfor.

Høyden der den elektriske generatoren er plassert er i gjennomsnitt femti meter. Jo høyere du kommer, jo sterkere og mer stabil blåser vinden. For å oppnå størst mulig kraft er dusinvis av elektriske generatorer installert. Av vindparkene på land er den kraftigste lokalisert i USA. Nedenfor er litt kort informasjon om det.

Det er bygget flest kraftverk på kysten. De kalles kystnære. Men siden kystland er dyrt, er det mer fornuftig å bygge i det grunne vannet på havsokkelen. Slike kraftverk kalles offshore. På grunn av de høye byggekostnadene var imidlertid kapasiteten til verdens største offshore kraftstasjon, bygget utenfor kysten av England, 630 MW, som er mer enn 2 ganger mindre enn den landbaserte motparten.

En videreutvikling av offshore kraftverk er flytende vindkraftverk. Men de er de største og dyreste, og av denne grunn er de faktisk sjeldne. Mest sannsynlig vil de aldri bli hovedkilden til elektrisitet fra kraften fra havvinden. For å oppnå høyere økonomiske indikatorer brukes vind i en høyde på mer enn hundre meter. Dette bruker en spesiell aerostat-basert design kalt en svevende vindpark.

Men siden ballongens bæreevne er begrenset, tilsvarer kraftverkets maksimale effekt i sin masse en effekt på 30 kW. Hun vil kunne forsørge flere hus. Antallet deres vil avhenge av modusen for strømforbruk. Ulempen med et flytende kraftverk er at det er risikabelt. Den kan blåses vekk av sterk vind, og det er problematisk å forhindre dette.

Miljøproblemer ved vindkraftverk

Impellere har en uoverstigelig ulempe. De sender ut infralyd. Og det har en skadelig effekt på alle levende organismer, inkludert mennesker. Hvis kraftverket ligger langt fra boliger, for eksempel til havs eller fjell, fjernes den menneskelige faktoren. Men påvirkningen på økosystemet består. En tysk innbygger vitner om hvor problematisk infralyd fra vindkraftverk er:

Her i landet installeres vindturbiner overalt, hvor enn territoriet tillater det. Etter å ha forlatt atomkraftverk er Tyskland det mest aktive av alle land når det gjelder å bygge vindkraftverk. Fremveksten av slike nye bygninger tvinger folk som bor i nabolaget til å flytte til nye bosteder. Men ingen vil kjøpe husene sine. Derfor oppstår det problemer i samfunnet. Så det optimale stedet for vindkraftverk er havsokkelen.

Nylig har problemet med å skaffe strøm blitt virkelig påtrengende. Forskere over hele verden gjør en innsats for å løse problemet. Takket være utviklingen brukes nå generatorer aktivt for å produsere nok elektrisk strøm til et hjem. Spesielt kraftige installasjoner kan gi strøm til en stor hytte eller til og med en bedrift.

Prinsipp for operasjon

Hjemmevindmølle har en enkel design. Så på en metallmast er det et skaft med flere blader, hvis rotasjon slår på rotoren, noe som fører til generering av strøm. Den mates til batterier som forsyner boligen med strøm i fravær av vind. Tidligere føres strømmen gjennom omformeren, noe som gjør den ikke vekslende, men konstant. Elektrisitet kommer inn i omformeren, hvor spenningen blir 220 V. Takket være tilstedeværelsen av oppladbare batterier driver vindmøllen hjemmet selv i lett vind eller fullstendig vindstille.

Driftsprinsippet til en vindgenerator tilsvarer driftsprinsippet til en bil. Den eneste forskjellen er at i sistnevnte tilfelle roterer rotoren hjulene.

Det skal bemerkes at moderne vindgeneratorer ikke krever sterk vind. Driften av vindmøllen ble gjort mulig på grunn av tilgjengeligheten av passende metaller. Denne utformingen gir huset strøm, selv om vindhastigheten bare er 4 m/s.

Fordeler med vindkraftverk

Vindmøller til hjemmebruk er ekstremt populære. Prisen på en så lite kraftig installasjon er omtrent 2 tusen dollar Du vil imidlertid spare strøm gjennom hele livet. Dette er naturligvis ikke den eneste fordelen med et vindkraftverk.

Denne designen regnes som den mest miljøvennlige. Følgelig frigjøres ingen giftige gasser i atmosfæren under driften. Dessuten er det ingen skade på miljøet.
Hjemmevindgeneratorer krever ikke drivstoff. For å generere strøm er vindkast tilstrekkelig.
Slike kraftverk anses som holdbare, siden bare moderne materialer som ikke er utsatt for korrosjon brukes til produksjon.
Separat er det verdt å nevne hvor enkelt det er å installere en vindgenerator, fordi du kan gjøre det selv ved å bruke passende generatorer og flere batterier. Det må huskes at hjemmelagde produkter kan yte dårligere enn fabrikkproduserte kraftverk. Følgelig er det veldig viktig å velge en generator med visse tekniske parametere som faktisk kan gi huset strøm.
En annen fordel med vindkraftverk er deres høye effektivitet. Naturligvis er ikke vindgeneratorer evighetsmaskiner, men de er nær dette konseptet. Det er dermed ikke behov for ekstra kostnader for å få strøm.
Moderne modeller av vindgeneratorer er betydelig overlegne sine forgjengere. Det er ingen merkbare vibrasjoner eller høy støy under driften. Til tross for det store spennet til bladene, er det praktisk talt ingen vibrasjoner.
Når du installerer en enkel vindgenerator, trenger du ikke å få riktig tillatelse. Dette gjelder naturligvis kun husholdningsapparater som har lav mast og gjennomsnittlig bladspenn.

Ulemper med vindkraftverk

Etter å ha studert fordelene med slike enheter, lurer mange på hvorfor kraftverk ikke er installert overalt. Naturligvis dette på grunn av en rekke viktige mangler.

Den største ulempen er mangelen på garanti for å generere den nødvendige mengden elektrisitet for å varme opp hjemmet ditt om vinteren. Dette problemet kan sikkert løses ved å installere flere vindgeneratorer eller en veldig kraftig struktur, men dette vil være ganske dyrt, noe som til slutt vil vise seg å være ulønnsomt.
En annen ulempe er behovet for et stort område. Hvis vi snakker om en hytte som står på en tomt på 30–50 dekar, så er ikke dette noe problem. Ikke alle kan installere en vindgenerator på en beskjeden sommerhytte. Dessuten antas det at strukturen kan installeres minst 20 m fra nærmeste bygning. Ellers vil husholdningsapparater ikke fungere bra på grunn av det elektromagnetiske feltet.
Utbredelsen av vindturbiner er begrenset av prisen. Et lignende produkt med gjennomsnittlig ytelse vil koste 5–10 tusen dollar. Kostnaden for de billigste variantene starter fra 1–2 tusen. Naturligvis er et kraftverk av høy kvalitet verdt det, noe som betyr at denne prisen ikke skal være forvirrende.

Anvendelse av vindgeneratorer

Lignende installasjoner er forskjellige i sin makt. Følgelig er de i stand til å gi strøm til ett lite hus eller en hel landsby. Det er verdt å merke seg at vindgeneratorer er installert ikke bare for å levere energi til hjemmet, men også for å spare penger. Folk bruker med andre ord strøm fra det offentlige nettet og det som genereres av en vindgenerator.

Hvis vi snakker om installasjonen av strukturen, er en vindgenerator av masttype montert i anstendig avstand fra hjemmet i henhold til sikkerhetskravene. I dag er minigeneratorer med lav effekt tilgjengelig på salg. Denne designen kan plasseres på taket av et hjem.

Typer vindkraftverk

Valg av vindgenerator

Når du velger et slikt design er det nødvendig ta hensyn til 3 viktige faktorer:

gjennomsnittlig vindhastighet;
gjennomsnittlig nivå av strømforbruk i løpet av måneden;

Eksperter minner om at jo høyere masten er, desto lavere er vindhastigheten som kreves for å snurre dreieskiven. Følgelig vil prisen for et slikt design være veldig høy.

Den optimale høyden bør overstige den høyeste bygningen som er plassert innenfor en radius på 100 m, ca. 10 m.

Er en vindturbin virkelig lønnsom?

Mange sier at når den gjennomsnittlige vindhastigheten er 4 m/s, vil elektrisiteten som genereres av en vindgenerator være ganske dyr. For å verifisere eller tilbakevise dette, er det nødvendig å beregne produksjonen av utstyr for et år og 20 år. Det bør tas i betraktning at kostnaden for en vindgenerator er minst 150 tusen rubler. Følgelig vil bruken av en vindmølle være virkelig rettferdiggjort i fravær av nettverkselektrisitet. Hvis hjemmet ditt er koblet til nettverket, bør du ikke installere et kraftig kraftverk for å spare penger.

Hvis elektrisitet ikke ble levert, men gjennomsnittet vindhastigheten overstiger 4–5 m/s, bør du tenke på å installere en vindgenerator. Dette gjelder spesielt når man tar hensyn til den stadige økningen i strømprisen. Hvis du ønsker det, kan du slå deg sammen med naboene dine og kjøpe et virkelig kraftig kraftverk. I dette tilfellet vil ikke installasjonskostnaden være for høy, og du vil faktisk forsyne hjemmet ditt med strøm.

Folk har brukt vindenergi siden antikken. Selv i dag brukes spesielle vindturbiner for å generere strøm. Slike kraftverk er spesielt effektive i områder der det konstant observeres sterk vind.

Detaljer Publisert: 03.11.2015 20:46

Økende strømpriser tvinger mange brukere til å tenke over hvordan de kan spare penger, og er det et rimelig alternativ til å konsumere energi fra det offentlige nettet? For mange er veien ut å kjøpe eller bygge en vindmølle til hjemmet med egne hender. Dessuten er moderne vindgeneratorer ikke bare en effektiv metode for å gi strøm til de som er fjernt fra sentrale nettverk bosetninger, men også en måte å redusere strømkostnadene betydelig og gjøre husholdningen din mer energiuavhengig.

La oss se på hvilken vindgenerator som er best å velge for hjemmet ditt, hvor mye energi vi kan stole på, og hva du trenger å vite for å installere den.

Typer vindturbiner

Vindgeneratorer (også kalt vindgeneratorer, vindkraftgeneratorer, vindstasjoner, ganske enkelt vindturbiner, vindstasjoner osv.) er i hovedsak vindkraftverk (WPP). Dette er navnet på et vindkraftverk, hvis utstyr og strukturer er funksjonelt sammenkoblet og danner et enkelt kompleks som produserer elektrisitet fra den kinetiske energien til bevegelige luftmasser. Enkelt sagt er dette systemer som gjør det mulig å bruke vind som kilde til fornybar energi.

Det må huskes at foreldet luft også påvirker driften av en vindturbin, men når den utsettes for konstant vind, for eksempel på kysten, er denne ulempen ikke betydelig. Det er viktig å huske på at driften av hjemmevindmøller påvirker fjernsynsnettverket og kan forårsake interferens med mottaksantennen.

Utformingen av en vindturbin og sammensetningen av vindkraftverksutstyr, bilde ataba.com.ua

Dersom det råder svak vind i området der vindparken ligger, vil den optimale løsningen være å kombinere flere installasjoner til et nettverk med en felles batterinode. Ellers er det nødvendig å konfigurere driften av vindturbiner slik at hver enkelt enhet betjener sin "andel" av lasten, og for å spare strøm, bør forbrukerne fordeles i huset: en viss kraftledning må tilsvare forskjellige grupper av husholdninger hvitevarer.

Som erfaringene fra mange europeiske land tilsier, er det for leilighetsbygg mer tilrådelig å installere flere vindturbiner (eksempel) med liten kapasitet, som vil generere strøm og lagre den i et felles batteri, enn å kjøpe en stor vindturbin.

Hvordan beregne kraften til en vindturbin for et hjem

For å grovt beregne kraften til en hjemmevindpark, må du beregne det gjennomsnittlige månedlige strømforbruket, ta i betraktning listen over alle elektriske husholdningsapparater som brukes, deres effekt og driftstid (en tabell som viser gjennomsnittlig forbruk av husholdningsapparater er plassert). Det er verdt å merke seg at vindkraftverk for privat bruk med en kapasitet på 2 til 10 kW oftest selges i butikk.

Mange informasjonsressurser indikerer at for å dekke husholdningens behov fullt ut, vil en familie på 3 til 4 personer trenge en vindgeneratoreffekt på minst 10 kW. I hvert enkelt tilfelle må du imidlertid gå ut fra visse energibehov, som kan være en ganske individuell indikator.

En av de ekstra positive sidene ved å bruke vindturbiner hjemme er muligheten for å selge overflødig strøm til staten. Hvordan levere "overflødig" strøm til sentralnettet og detaljert informasjon om gjeldende "grønne" tariffer finner du i.

Ikke glem sikkerheten: lynnedslag, som kan føre til vindmøllebrann, ising av bladene, utilstrekkelig styrke på bærekonstruksjonene eller vindturbinfundamentet, kan forårsake skade ikke bare på selve enheten, men også på menneskers helse . Derfor vil det ikke være overflødig å sørge for å utstyre generatoren med ulike beskyttelsessystemer.

Til syvende og sist, når du velger type vindgenerator, søker etter en pålitelig produsent, beregner kraften og løser andre problemer, kan det oppstå mange "fallgruver", svarene som ingen artikkel kan gi i sin helhet. Heldigvis gjør moderne teknologier det i dag mulig å installere en vindturbin hvor som helst, og det er slett ikke nødvendig å ha spesiell teknisk kunnskap for dette, og effektiviteten og miljøvennligheten til en slik kilde til ren energi er ikke lenger i tvil. I alle fall vil konsultasjon med en erfaren spesialist være en klok avgjørelse.

Se flere interessante materialer:

Partnernyheter:

Aktiver JavaScript for å se