Вятърен генератор за частен дом: устройство, видове, преглед на най-добрите оферти

Вятърните мелници отдавна са престанали да бъдат екзотична новост, сега те се считат за една от възможните опции за спестяване.Въздушните потоци над земната повърхност носят огромно количество енергия, която в момента се използва успешно в промишлени вятърни турбини и малки вятърни турбини за лична употреба.

Ще ви кажем как да изберете правилната и технически компетентна инсталация на вятърен генератор за частен дом. Предлаганата от нас статия описва правилата за сглобяване и експлоатация на мини електроцентрали. На заинтересованите купувачи се дават препоръки за техния избор и се дава рейтинг на популярните модели.

Устройство и принцип на работа на вятърни турбини

Вятърните генератори са специални устройства, които трансформират кинетичната енергия на вятъра в електрическа енергия. Това са независими източници на електроенергия, които са отлични за инсталиране в частни жилищни сгради, малки и средни ферми и производствени бази.

Дизайнът на стандартна мини електроцентрала за битови нужди включва следните функционални елементи:

1. Остриета аеродинамично оформен за улавяне на вятъра.
2. Генератор за производство на променлив ток.
3. Контролер за автоматично управление на вятърен парк. Позволява ви да регулирате зареждането на батерията и да разпределяте енергийните потоци между устройствата.
4. Устройство за съхранение. Специални батерии за съхранение на генерирана електроенергия.
5. Инвертор за привеждане на параметрите на генерираната енергия към мрежовите стандарти.
6. мачта, повдигайки остриетата на определена височина над нивото на земята.

Има различни видове мачти: свободно стоящи без въжета, неподвижно фиксирани и въртящи се върху момчета. Последният може да се спуска и повдига за поддръжка, както и за ремонтни и възстановителни работи.

Под въздействието на вятъра лопатките, монтирани на вала на генератора, започват да се въртят, помагайки за стартиране на ротора. В резултат на това кинетичната енергия на въздушните потоци се преобразува в механична и след това в електрическа енергия. Ето как изглежда силно опростена диаграма за това как работи вятърната мелница:

В действителност енергията от вятърен парк не тече директно към потребителя. Системата трябва да бъде свързана към специални устройства за преобразуване на електрически ток.

Във веригата след генератора е поставен контролер. Той преобразува променлив ток в постоянен ток. В този вид електричеството се акумулира и съхранява в батерии, а след това от тях чрез инвертор, който преобразува постоянен ток в променлив ток, енергията се подава към частната електрическа мрежа.

Тази схема позволява да се изглади нестабилността на напрежението, както и да се натрупва енергия по време на периоди на пълно отсъствие на потребление. А това от своя страна прави възможно използването на вятърни генератори с по-малка мощност от общата мощност на домакинските електрически уреди.

При преобразуването на електрически ток по схемата AC-DC-AC възникват определени загуби на енергия, които възлизат на приблизително 20%

Заедно с автономна вятърна станция е възможно да се инсталират както слънчеви модули, така и генератори на гориво.

Ако няколко устройства се използват наведнъж за генериране на електроенергия, веригата се допълва с друг елемент - автоматичен прекъсвач (ABP). Необходимо е, за да може при изключване на един източник на алтернативна енергия да се стартира друг, резервен.

Съвременните вятърни паркове използват различни дизайни на ротори - въртящи се части. Те имат своите предимства и недостатъци, различна ефективност и функционалност. В момента има много разработки на автономни системи, способни да взаимодействат с ветрове с различна скорост и сила.

Видове вятърни електроцентрали

В зависимост от вида на потребителя се прави разлика между автономни вятърни генератори и мрежови инсталации. Първите доставят енергия на потребители, отдалечени от централните електрически мрежи.

Вторите могат да наброяват няколко десетки/стотици вятърни турбини, които образуват единна система и захранват с енергия обща мрежа. Мощността на автономните агрегати рядко надвишава 75 kW, докато мощността на мрежовите инсталации започва от 100 kW.

В зависимост от вида на конструкцията, вятърните генератори се разграничават:

• с вертикален ос на въртене;
• с хоризонтална ос на въртене.

Тези устройства се използват за различни условия на работа, но най-често срещаните са модели с хоризонтална ос. Те работят като обикновени ветропоказатели и имат подобна структура. Оста на ротора се върти успоредно на земната повърхност.

Такива агрегати се характеризират с висока ефективност (около 40%), лесно регулиране на мощността и по-достъпна цена, но също така се характеризират с високи нива на генериран шум и вибрации.Освен това те трябва да са ориентирани по посока на вятъра.

За да инсталирате вятърна мелница с хоризонтален ротор, се нуждаете от приблизително 120 m свободно пространство и мачта с височина най-малко 8 m

Вятърните генератори с вертикална ос на въртене имат по-компактен дизайн и са по-малко податливи на фактори на околната среда.

При устройства от този тип турбината е разположена перпендикулярно на равнината на Земята. Такива конструкции се изстрелват дори от слаб вятър и не зависят от посоката на въздушния поток.

Ниското ниво на шум (до 30 dB) дава възможност за инсталиране на вертикални вятърни турбини на покривите на сградите

Има обаче и значителен недостатък - ефективността на такива генератори е само 15%. Освен това те са по-скъпи от моделите с хоризонтална ос.

Моделите вятърни генератори се различават един от друг не само по местоположението на оста на въртене, но и по:

• брой остриета – има вятърни мелници с две и три лопатки, а има и модификации с много лопатки;
• материали за производство на функционални части – с платно и твърди лопатки;
• стъпка на витлото – регулируеми или фиксирани.

Стационарните вятърни мелници с много остриета започват да се въртят дори при слаб вятър, но устройствата с две и три остриета изискват по-силен вятър, за да работят. В същото време всяко допълнително острие в дизайна създава повече съпротивление на колелото, което прави по-трудно постигането на стандартната работна скорост на генератора.

В зависимост от материала на производство лопатки за вятърни турбини, може да възникнат определени трудности в работата ви. Плавателните елементи са по-лесни за производство и следователно струват по-малко.

Но ако е необходимо да се осигури надеждна работа на вятърна турбина за автономно захранване, струва си да се даде предпочитание на конструкции с твърди лопатки, изработени от метал или подсилено фибростъкло.

Що се отнася до стъпката на витлото, тук нещата също не са толкова прости. Променливата стъпка ви позволява значително да разширите обхвата на ефективните скорости за работа на вятърна ферма и това е голям плюс. Но в същото време такъв механизъм намалява общата надеждност на стационарната инсталация и значително прави вятърното колело по-тежко, което усложнява работата на устройството.

Възможността за инсталиране на вятърен генератор

Малките вятърни електроцентрали вече се използват широко като алтернативни източници на електроенергия, които позволяват реални икономии.

Такива устройства обикновено се инсталират в летни вили, в райони, отдалечени от главните електрически мрежи. Но това не е единствената причина хората все повече да предпочитат конструкции от този тип.

Собствениците на земя успешно използват вятърни генератори за постигане на пълна автономност и значителни икономии на енергия

Не всеки район обаче е подходящ за инсталиране на вятърна турбина. За да може мини електроцентралата да функционира напълно по време на срока на експлоатация, деклариран от производителя, климатичните условия на района трябва да отговарят на изискванията за специално оборудване.

Средната скорост на вятъра не трябва да бъде по-малка от 4,5-5 m/s. Само в този случай инсталирането на конструкция с вятърна турбина ще бъде икономически оправдано.

За да намерите приблизителни данни за средната годишна скорост на вятъра по региони, трябва да видите специална карта на вятъра.По-точна информация може да се получи с помощта на анемометър и устройство за отчитане на сигнала.

Измервателната система трябва да бъде инсталирана на голяма надморска височина, така че близките сгради и дървета да не изкривяват резултатите.

Ако решите да инсталирате мини вятърен парк за дома си, трябва да помислите и за наличното пространство. В същото време е необходимо да се вземе предвид, че вятърът трябва да „ходи“ абсолютно свободно по лопатките и без препятствия по пътя си да ги достига от различни страни.

Ето защо идеалното място за инсталиране на вятърна турбина се счита за върховете на хълмовете, където въздушните маси се уплътняват със съответното увеличение на налягането и скоростта на вятъра. Морските райони и степната зона също се считат за подходящи.

За да получите пълната полза от вятърна турбина, тя трябва да бъде инсталирана на място, където няма дървета или високи сгради

Всякакви препятствия в радиус от 250 m ще повлияят работа на вятърен генератор. За да се получат максимални показатели за ефективност, е необходимо оста на турбината да се монтира над нивото на препятствията с поне 4-5 m.

Правила за избор на оборудване

Изборът на вятърен генератор за вашия дом трябва да се подхожда отговорно.

Трябва предварително да съберете основна информация:

1. Изчислете номиналното и максималното количество електроенергия за задоволяване на нуждите на къщата.
2. Вижте средната годишна скорост на вятъра във вашия район, за да определите кога вашата вятърна мелница ще спре.
3. Вземете предвид климатичните особености на района. Ако през зимния сезон има силни студове, инсталирането на вятърна централа няма да си струва.
4. Разберете интензитета на шума, създаван при работа на вятърни генератори.
5. Сравнете техническите характеристики на устройства от различни производители.

Изборът на съставни функционални елементи за вятърна електроцентрала се извършва според номиналната стойност на мощността. В този случай номиналната скорост на вятъра също играе роля - стойностите, при които вятърният генератор генерира изчисленото количество електрическа енергия.

Ако инсталацията произвежда максимална мощност при скорост на вятъра 11 m/s, а във вашия район средната стойност достига 4,5 m/s, вятърната мелница няма да произведе количеството енергия, обявено от производителя

Необходимо е също така да се съсредоточи върху факта, че мощността на вятърния генератор зависи от диаметъра на колелото, образувано от лопатките. Ако размерът се удвои, вятърната мелница ще произвежда 4 пъти повече електричество при същата скорост на вятъра.

Важен е и капацитетът на батериите. Ако няма вятър, те трябва да имат достатъчно енергия, за да захранват къщата.

По-добре е да поверите инсталирането на частна мини вятърна електроцентрала на компания, специализирана в извършването на този вид работа. Основната цел е да се осигури максимална безопасност. Трябва да се гарантира, че цялостният дизайн на вятърната турбина остава стабилен дори при екстремни метеорологични условия

Моделите на вятърни генератори с ниска мощност с леки ниски мачти могат да се монтират самостоятелно. Централната опора трябва да бъде монтирана върху стоманобетонна основа. За странична стабилност на конструкцията се използват 3-4 стрии.

Приблизителни цени и изплащане на вятърни генератори

Популярността на вятърните турбини нараства всеки ден. Те са полезни за оборудването на големи и скъпи вили, чиято поддръжка изисква много електрическа енергия.

Препоръчително е ветрогенераторите да се монтират в населени места, където няма централизирано електрозахранване или захранването постоянно прекъсва.

Именно в такива случаи вятърните генератори ще дойдат на помощ, чието използване има редица предимства:

• трансформиране на енергията на въздушния поток в безплатно електричество;
• екологична безопасност на вятърните турбини;
• липса на суровини и отпадъци при производството на електроенергия;
• минимално износване на функционални части;
• дълъг експлоатационен живот - 25-30 години;
• няма нужда от постоянно наблюдение на работата на вятърния парк.

Недостатъците включват променливост и непредсказуемост на силата на вятъра. За да минимизирате загубите, трябва да дублирате източника или да инсталирате допълнителен буфер за съхранение на енергия. Освен това въртящото се вятърно колело представлява потенциална заплаха за летящите птици.

Вятърните електроцентрали създават шум, сравним с шума на превозните средства при движение със скорост около 70 км/ч. Повишените нива на шум не само плашат животните, но и причиняват дискомфорт на хората

Друг съществен недостатък на вятърните турбини за битови нужди е високата им цена. Тези обемисти конструкции са направени от скъпи материали и включват контролер, батерии, инверторна инсталация и мачта.

Трябва да се отбележи, че домакинските вятърни генератори от руски производители, както и висококачествените вятърни турбини, произведени в Китай, са много по-евтини от европейските им колеги. Цената на битовите вятърни турбини с вертикална ос с номинална мощност до 2 kW варира в диапазона от $1300-2500.

Но на тази цена пакетът включва само генератор с перки.Останалото оборудване ще трябва да бъде закупено отделно или направи го сам. Пълните инсталации струват около 40-50% повече.

Много по-висока е цената на вятърните паркове за домашно ползване с мощност от 3 kW до 7 kW. Такива генератори със свързаното оборудване ще струват на купувача 5000-12 000 долара.

В момента използването на вятърни турбини като алтернатива на централизираното захранване е нерентабилно поради високата цена на оборудването

И дори когато има прекъсвания в доставката на мрежово електричество, не винаги е препоръчително да се инсталира вятърен генератор. Ще бъде по-лесно и по-евтино да инсталирате система за непрекъсваемо захранване, базирана на индустриални батерии в комбинация с UPS.

Има смисъл да се инсталира вятърна електроцентрала на места, където напълно липсва достъп до централизирано енергийно захранване. Срокът на изплащане в този случай е 25 години.

Преди да закупите компоненти за сглобяване и инсталиране на вятърен генератор, препоръчително е да извършите изчисления с помощта на формулидадени в нашата препоръчана статия. Тук ще намерите реда и правилата за извършване на изчисления.

Преглед на най-добрите марки и инсталации

Руският пазар на вятърни генератори предлага както надеждни, сравнително евтини устройства от местни марки, така и модели вятърни турбини от чуждестранни производители, които се различават по функционалност. За да вземете решение за избора на инсталация за вашия дом, трябва да сравните характеристиките на различните единици.

№ 1 - вятърни генератори Condor Home (Русия)

Серия вятърни турбини за домашна употреба включва устройства с мощност от 0,5-5 kW. Те могат да служат като основен източник на електроенергия или допълнителен.Станциите Condor Home са адаптирани за работа при ниски температури и са в състояние да произвеждат енергия дори при слаб вятър.

В зависимост от модела, корпусът на генератора е изработен от пластмаса или лят алуминий, лопатките са изработени от фибростъкло. Има ефективна двойна спирачна система. Мачтата е композитна, върху въжета и е с височина 8-12 м. За да монтирате тези единици, ви е необходима пилотна или бетонна основа.

Домашните вятърни генератори Condor Home са напълно готови продукти, които не изискват специални познания или технически умения за работа. Устройствата са предназначени за електрификация както на свободностоящи сгради, така и на малки населени места като част от вятърни електроцентрали

Основният пакет включва мачта и обтягащи въжета, генератор, ротор и лопатки, контролер за зареждане и крепежни елементи.

№ 2 - Мини електроцентрали Falcon Euro (Русия)

Представляват високотехнологични ветрогенератори с вертикална ос с мощност 1-15 kW. Използват се за основно/резервно захранване на отдалечени от електропроводи потребители. Може да се използва като част от комплекс със слънчеви панели и генератор за гориво.

Вятърните мелници са оборудвани с мощни неодимови магнити. Началната скорост на вятъра за стартиране на инсталацията е 1,5 m/s, номиналната скорост е 11 m/s. Инсталираната аеродинамична спирачка помага за ограничаване на скоростта на колелото. Декларираният експлоатационен живот от производителя е 20 години, фабричната гаранция на мини електроцентралата е 36 месеца.

Вятърните генератори Falcon Euro са надеждни в експлоатация и непретенциозни в поддръжката. С помощта на устройства от тази серия лесно се решават проблемите с електрозахранването на местни и островни съоръжения

Базовият монтажен комплект Falcon Euro включва няколко функционални елемента: вятърно колело, генератор и контролер, мачта и вградени части. Инверторната инсталация и батериите се избират отделно.

№ 3 - вятърни турбини Sokol Air Vertical (Русия)

Малките вятърни електроцентрали от тази марка могат да осигурят електричество както на малки вили, така и на средни предприятия. За битови нужди се произвеждат SAV устройства с мощност 0,5-15 kW.

Отличават се с висока ефективност при слаб вятър, работят безпроблемно при ниски и високи температури в диапазона от -50 °C до +50 °C, характеризират се с ниски нива на шум и устойчивост на външни влияния.

Производството на електроенергия от агрегатите Sokol Air Vertical не зависи от посоката на вятъра. Вертикално-аксиалните инсталации работят в автоматичен режим без обслужващ персонал. Дизайнът осигурява електромагнитна и аеродинамична спирачна система за ограничаване на скоростта на вятърното колело.

Остриетата са изработени от подсилен полиестер или авиационен алуминий (в зависимост от модела) и имат саморазвиващ се профил. Генераторът е многополюсен трифазен генератор с възбуждане от постоянни магнити.

Вятърните турбини Sokol Air Vertical произвеждат номинална мощност при 7-8 m/s, което позволява използването им в региони с ниска средна годишна скорост на вятъра

Основният пакет на вятърна електроцентрала включва: вятърна турбина с контролер за зареждане на батерията, мачта с момчета и монтажен комплект. Инверторът и батериите се избират отделно според техническите спецификации.

№ 4 - вятърни генератори Energy Wind (Русия)

Купувачите имат достъп до модели с едно и три остриета на универсални продукти с мощност от 1-10 kW. Тези вятърни турбини са идеални за създаване на проекти за осигуряване на електричество на частни жилищни сгради и вили.

Устройствата Energy Wind се основават на издръжливи лопатки, изработени от подсилено фибростъкло, боядисани с автоемайл и надеждна изпускателна система за въздушен поток. Тези агрегати с хоризонтална ос на въртене работят стабилно при температури от -40 до +40 градуса по Целзий.

Минималната работна скорост на вятъра е 2 m / s, при някои позиции на перките - 3 m / s, препоръчителната височина на мачтата е 8-20 м. Средният експлоатационен живот на инсталациите на руската марка е 25 години, официалната гаранция от производителя е 3 години.

Ветрогенераторите Energy Wind не изискват постоянна грижа или поддръжка, което допринася за бързото реинвестиране на инвестираните средства

Основното оборудване на инсталациите включва електрогенератор с постоянен магнит с монтажен възел за мачта и въртящ се механизъм, лопатки и комплект крепежни елементи за монтаж на вятърна турбина. Мачтата, както и контролерът, инверторът и батериите за съхранение на електроенергия трябва да бъдат закупени отделно.

№ 5 - вятърни турбини Altek EW (Китай)

Вид вятърни турбини – с хоризонтална ос на въртене. Устройствата с номинална мощност от 1 kW до 10 kW са идеални за решаване на проблемите с електрозахранването на селски къщи и вили.

Защитният корпус на вятърните турбини Altek EW е изработен от алуминиева сплав, което значително улеснява дизайна. Функционалните метални части на генератора са покрити със силикон за устойчивост на топлина.

Остриетата са изработени от подсилена с влакна пластмаса.Началната скорост на вятъра за пускане на битови агрегати на китайската марка е 2,5 m/s, номиналната скорост е 12 m/s.

Вятърните генератори Altek EW са едни от най-достъпните устройства за производство на електроенергия, които се представят на съвременния пазар на алтернативна енергия

Основният пакет включва ножове, генератор и контролер. Останалите функционални елементи за вятърната мелница трябва да бъдат закупени.

Ако цената на фабрично произведен комплект ви се струва твърде висока, има смисъл да се изгради Направи си сам вятърен генератор. Статията, която препоръчваме, описва как да направите полезен домакински уред от пералня.

Изводи и полезно видео по темата

Перспективи за използване на вятърни електроцентрали:

Принципът на работа на съвременните вятърни турбини. Как вятърната енергия се преобразува в електричество:

Дори днес използването на вятърни турбини изисква постоянно развитие. Възможностите и дългосрочните перспективи на този алтернативен метод за производство на електроенергия са обещаващи. Необходими са обаче определени мерки както от производителите на оборудване, така и от местните администрации.

Инсталирането на малки вятърни генератори за частни домакинства няма да реши напълно проблема с енергийните доставки в регионите. Но за някои собственици на земя тази опция може да бъде изход.

Разкажете ни за собствения си опит при избора или инсталирането на вятърна турбина на селски парцел. Моля, пишете коментари, публикувайте снимки и задавайте въпроси в блока по-долу. Споделете технологични тънкости и полезна информация, която ще бъде полезна на посетителите на сайта.