Instrumentai

Vėjo turbina – kaip pasirinkti vėjo jėgainę

Siekiant sutaupyti elektros energijos sąnaudų, gamyklose ir privačiuose namuose įrengiami vėjo generatoriai. Šiame straipsnyje mes apsvarstysime pagrindines vėjo generatorių charakteristikas, tipus ir veikimo principą..

Turinys:

Vėjo generatoriaus įtaisas ir veikimo principas

Pagrindiniai vėjo generatoriaus komponentai:

1. Generatorius – mechaninės energijos konverteris į elektros energiją. Generatorius krauna baterijas. Kuo didesnis vėjo greitis, tuo greičiau įkraunamos baterijos.

2. Vėjo turbinos mentės – vėjo jėgainės dalis, kuri yra veikiama vėjo jėgos, o po to veikia generatoriaus veleną.

3. Stiebas – įtaisas, ant kurio sumontuotas generatorius ir mentės. Vėjo generatoriaus greitis ir stabilumas priklauso nuo stiebo aukščio..

Papildomi vėjo jėgainės komponentai:

1. Valdikliai – vėjo generatoriaus valdymo įtaisas, atsakingas už peilių kryptį, akumuliatoriaus įkrovimo ypatybes ir vėjo generatoriaus apsaugą. Pagrindinė valdiklio funkcija yra konvertuoti kintamą energiją į elektros konstantą..

2. Baterijos yra prietaisai energijai kaupti, kuri naudojama, kai nėra vėjo. Kita akumuliatoriaus funkcija yra išlyginti ir stabilizuoti generatoriaus generuojamą energiją. Įkraunamos baterijos suteikia energijos.

3. Anemoskopai arba vėjo krypties matavimo prietaisai – renka ir apdoroja duomenis apie vėjo greitį, kryptį ir gūsius. Anemoskopai sumontuoti galingesnėse vėjo jėgainėse, skirtose dideliam energijos kiekiui apdoroti..

4. Automatiniai galios reguliatoriai skirti vėjo jėgainei, elektros tinklui, dyzeliniam generatoriui ar kitiems energijos šaltiniams sujungti.

5. Inverteriai – prietaisai, skirti nuolatinei srovei apdoroti kintamąja srove, skirti buitiniams ir elektros prietaisams eksploatuoti.

Kai vėjas atsitrenkia į vėjo generatoriaus mentes, prietaisas sukasi. Vėjo generatoriaus veikimo metu sukuriama kintamoji srovė, kuri patenka į valdiklį ir apdorojama nuolatine srove. Nuolatinė srovė įkrauna baterijas, kurios tiekia elektros energiją privačiam namui ar didelei įmonei. Tačiau daugumos elektros prietaisų veikimui reikalinga kintama vienfazė arba trifazė srovė, kuri susidaro keitiklyje..

Vėjo generatoriaus naudojimo elektros energijos tiekimo sistemoje variantai:

vėjo malūno su akumuliatoriumi darbas autonominiu režimu;
lygiagretus vėjo generatoriaus veikimas ant baterijų ir saulės baterijų;
vėjo generatoriaus veikimas, lygiagrečiai naudojant atsarginį (dyzelino, benzino ar dujų) generatorių;
lygiagretus vėjo generatoriaus ir įprasto elektros tinklo veikimas.

Vėjo jėgainės naudojimo pranašumai:

gauti ekologišką, saugią ir patikimą elektros energiją,
sumažinti mokesčius už elektros energiją;
triukšmingas prietaiso veikimas;

vėjo generatorius gamina didžiausią energijos kiekį rudenį ar žiemą, kai elektros energija labiau reikalinga patalpų šildymui;
vėjo generatorių kaina yra daug mažesnė nei alternatyvių elektros šaltinių kaina;
vėjo generatoriaus gebėjimas dirbti lygiagrečiai su kitais elektros šaltiniais;
galimybė pasirinkti vėjo jėgainės galią, atsižvelgiant į reljefo tipą ir reikalingos elektros energijos kiekį;
galimybė naudoti vėjo jėgaines jachtose ar laivuose;
vieną kartą praleidęs vėjo jėgainėje, elektra tiekiama mažiausiai 20 metų.

Vėjo jėgainių veislės

Atsižvelgiant į turbinų vietą, išskiriami vėjo generatoriai:

vertikalus tipas,
horizontalus tipas.

Vertikalaus tipo vėjo generatorius turi vertikaliai išdėstytą turbiną žemės paviršiaus atžvilgiu ir horizontalią, priešingai. Vertikalus vėjo generatorius lengvai užfiksuoja menkiausią vėją, o horizontalusis yra galingesnis energijos konversijos požiūriu.

Vertikalių vėjo jėgainių veislės:

1. Vertikalios vėjo turbinos išradimas priklauso švedų išradėjui Savoniui. Vertikalų vėjo malūną sudaro du cilindrai, turintys vertikalią sukimosi ašį. Nepriklausomai nuo vėjo stiprumo ir krypties, vertikalus vėjo malūnas nuolat sukasi aplink savo ašį. Pagrindinis vertikalios vėjo jėgainės trūkumas yra nevisiškas vėjo energijos naudojimas. Tyrimo metu paaiškėjo, kad vertikali vėjo jėgainė sunaudoja tik trečdalį vėjo energijos..

2. Vertikalus vėjo malūnas su „Darrieus“ rotoriumi buvo išrastas keliais dešimtmečiais vėliau nei įprastai. Sukamasis vėjo generatorius turi du ar tris mentes ir rotorių. Vėjo jėgaines su rotoriumi lengva gaminti ir jas lengva sumontuoti. Pagrindinis tokio vėjo generatoriaus trūkumas yra tas, kad rotorių reikia paleisti rankiniu būdu..

3. Vėjo jėgainė su vertikalia sukimosi ašimi ir su sraigtiniu rotoriumi – turi besisukančias mentes. kurie užtikrina vienodą vėjo jėgainės sukimąsi. Privalumas: sumažinta guolių apkrova, taip padidinant prietaiso tarnavimo laiką. Trūkumai: didelė kaina, sudėtingas montavimas.

4. Vertikali vėjo turbina su kelių rotorių varikliu yra efektyviausias vėjo energijos apdorojimo įrenginys. Turi sudėtingą rotorių, kurį sudaro daugybė ašmenų.

5. Stačiakampiams vėjo generatoriams nereikia didelio vėjo greičio. Tokio prietaiso veikimui tinka 0,7 m / s vėjo greitis. Stačiakampės vertikalios vėjo jėgainės turi aukštas technines charakteristikas, tylų variklio sukimąsi ir įdomų dizainą. Stačiakampio vėjo generatoriaus įtaisas yra pagrįstas vertikalia sukimosi ašimi ir keliais ašmenimis, kurie tam tikru atstumu pašalinami nuo ašies. Nepaisant daugybės privalumų, stačiakampė vėjo jėgainė turi trūkumų:

mažos atskaitos mazgų paslaugų eilutės;
mentės yra masyvesnės nei įprastų vėjo jėgainių;
didelis įrenginio svoris apsunkina įrenginio montavimą.

Horizontalios vėjo jėgainės turi didesnį efektyvumą. Pagrindinis horizontalių vėjo jėgainių trūkumas yra būtinybė nuolat ieškoti vėjo naudojant vėtrungę, kuri sumontuota atskirai nuo įrenginio..

Horizontalios vėjo jėgainės skirstomos į:

vieno ašmenų tipo prietaisai – pasižymi dideliu sukimosi greičiu, mažu svoriu ir lengva konstrukcija;
dviejų ašmenų vėjo generatoriai-savo struktūra jie yra panašūs į vieno mentės, tik jie skiriasi peilių skaičiumi;
trijų ašmenų tipo vėjo jėgainės, kurių maksimali galia yra apie 7 MW, laikomos viena populiariausių tarp namams skirtų vėjo generatorių;
kelių ašmenų vėjo generatoriai turi nuo keturių iki penkiasdešimt menčių, šie įtaisai naudojami vandens įrenginių veikimui užtikrinti.

Atsižvelgiant į menčių skaičių, visi vėjo generatoriai yra suskirstyti į:

vieno ašmenų,
dviejų ašmenų,
trišakis,
kelių ašmenų.

Pagal medžiagas, iš kurių vėjo jėgainė susideda:

burių tipo vėjo jėgainės,
standaus tipo vėjo jėgainės, pagamintos iš stiklo pluošto arba metalo.

Priklausomai nuo sraigto žingsnio, vėjo generatoriai skirstomi į:

matavimo žingsnių įtaisai,
fiksuoto žingsnio įtaisai.

Vėjo generatorius, pagrįstas kintamu žingsniu, turi gana sudėtingą konstrukciją, tačiau tuo pačiu padidina sukimosi greitį. Fiksuoto žingsnio vėjo turbina yra patikima ir paprasta.

Visi vėjo generatoriai paprastai skirstomi į du tipus:

pramoninės vėjo jėgainės;
namų vėjo jėgainės.

Pramoninės vėjo jėgainės naudojamos dideliam elektros energijos kiekiui gaminti. Vėjo jėgainių parko, kurį sudaro kelios dešimtys ar šimtai vėjo generatorių, statybai reikalingas išsamus teritorijos tyrimas, kuris atliekamas metus ar dvejus. Pramoninės vėjo jėgainės leidžia gauti elektros energiją kelioms dešimtims namų ar tam tikrai produkcijai tiekti.

Vėjo generatorius namams – leidžia žymiai sumažinti elektros energijos sąnaudas ir suteikia nepriklausomumą nuo bendro elektros tinklo veikimo.

Rekomendacijos renkantis vėjo generatorių

1. Prieš pasirinkdami vėjo generatorių, turėtumėte nuspręsti dėl šio įrenginio galios ir funkcionalumo.

2. Atidžiai išstudijuokite vėjo jėgainių tipus ir susipažinkite su regiono, kuriame planuojama įrengti vėjo generatorių, klimato sąlygomis..

3. Nustatykite vėjo turbinos išėjimo galią, kuri tiesiogiai priklauso nuo keitiklio (keitiklio) galios. Antrasis išėjimo galios pavadinimas yra didžiausia apkrova – įrenginių, kurie vienu metu veiks su vėjo generatoriumi, skaičius. Tai yra, galia yra apibrėžiama kaip visa vėjo jėgainės galia. Net ir retai, bet daug sunaudojant elektros energiją, turėtumėte pasirinkti didelės galios vėjo generatorių. Norint padidinti išėjimo galią, reikia įdiegti keletą keitiklių.

4. Nepertraukiamo prietaiso veikimo laikas – nustatomas pagal akumuliatoriaus, kuris sumontuotas vėjo jėgainėje, talpą. Ramiu oru baterijos suteikia kambariui elektros.

5. Akumuliatoriaus įkrovimo greitis nustatomas pagal prietaiso galią, vėjo greitį, montavimo aukštį ir vietovės, kurioje sumontuotas vėjo generatorius, reljefą. Kuo didesnė vėjo generatoriaus galia, tuo greičiau įkraunamos baterijos. Esant nuolatiniam energijos suvartojimui ar silpnam vėjui, rinkitės galingesnes vėjo jėgaines. Norint padidinti akumuliatorių įkrovimo greitį, prie vėjo jėgainės reikia prijungti kelis generatorius..

6. Kai vėjas silpnas, nereikėtų pirkti daug įkraunamų baterijų, nes vėjo generatorius nespės įkrauti visų baterijų. Jei akumuliatoriai nėra visiškai įkrauti, jie greitai sugenda, todėl baterijų skaičius turėtų būti apskaičiuojamas pagal visų namuose esančių elektros prietaisų energijos suvartojimą..

7. Norėdami įsigyti vėjo malūną, turėtumėte atkreipti dėmesį į pagrindinį veiksnį – sukurtą prietaiso energiją. Šis kriterijus nurodytas vėjo jėgainės techninėse specifikacijose..

8. Norėdami nustatyti namo, kuriame bus sumontuota vėjo jėgainė, energijos suvartojimą, turėtumėte pažvelgti į paskutinių 12 mėnesių sąskaitas už elektrą ir parodyti minimalų, vidutinį ir maksimalų energijos suvartojimo koeficientą..

9. Padėdami tyrinėti artimiausią meteorologijos stotį, sužinokite apie vidutinį metinį vėjo greitį siūlomoje vėjo jėgainės įrengimo vietoje. Optimalus vėjo jėgainės veikimas užtikrinamas esant 5 m / s vėjui.

10. Vėjo jėgainę geriau sumontuoti kaip papildomą energijos šaltinį, suporuotą su dyzeliniu ar benzininiu generatoriumi.

11. Išbandykite vėjo jėgainę, atkreipkite dėmesį į triukšmo lygį ir vėjo jėgainės priežiūros poreikį. Kai kurios galingos vėjo jėgainės turi pakankamai aukštą triukšmo lygį, o tai sukelia nepatogumų ir problemų su kaimynais..

12. Vidutinis vėjo jėgainės tarnavimo laikas yra nuo šešerių iki septynerių metų..

13. Geriau teikti pirmenybę vėjo generatoriui, kurio mentės pagamintos iš kietų medžiagų: stiklo pluošto ar metalo.

14. Atkreipkite dėmesį į optimalų vėjo generatoriaus veikimą esant vidutiniam regionui būdingam vėjo greičiui..

15. Pavarų be pavarų vėjo generatoriai yra daug lengviau montuojami, lengvai surenkami ir nereikalauja papildomos priežiūros, tuo tarpu pavaros, nepaisant įrengimo sudėtingumo, suteikia daugiau galios ir geresnės vėjo jėgainės veikimo kokybės.

16. Nekreipkite dėmesio į tokius reklaminius šūkius, kad vėjo jėgainė turi patobulintą dizainą, magnetinę levitaciją arba didelį valdiklį, dažniausiai tokia reklama siekiama gauti daugiau pinigų už paprastą vėjo jėgainę.

17. Pirkdami vėjo jėgainę, paprašykite garantijos ir įvykdykite visus vėjo generatoriaus gamintojo įsipareigojimus pirkėjui. Pavyzdžiui, tvirtinimo detalių buvimas yra vėjo generatoriaus rinkinys, į kurį įeina visi komponentai: keitikliai, generatoriai, baterijos. Perkant šiuos prietaisus iš skirtingų gamintojų, padidėja netinkamo vėjo generatoriaus veikimo rizika..

18. Vėjo generatoriaus galios apskaičiavimo formulė: Р = 0,5 * rho * S * Ср * V3 * ng * nb. P yra vėjo generatoriaus galia, rho – oro tankio žymėjimo vertė, S – rotoriaus mėtymo srities vertė, Cp – aerodinaminis veikimo koeficientas, V – vėjo greičio vertė, ng – radiatoriaus efektyvumas, nb yra esant pavarų dėžei. Pavarų dėžės efektyvumas.

19. Vėjo generatoriaus kaina tiesiogiai priklauso nuo šių veiksnių:

ašmenų skaičius,
akumuliatoriaus energija,
generatoriaus galia,
keitiklių skaičius,
ašmenų medžiaga,
reduktoriaus buvimas,
vardinė vėjo jėgainės galia,
vėjo jėgainės tipas: horizontalus, vertikalus,
medžiaga, iš kurios gaminamas įrenginys,
papildomų komponentų prieinamumas.

Vėjo jėgainių gamintojų apžvalga

Norėdami nusipirkti vėjo generatorių, pirmiausia turite apskaičiuoti vėjo generatoriaus galią ir sunaudotą elektros energiją. Atlikę skaičiavimus, atkreipkite dėmesį į vėjo jėgainės kainą.

Pirmąsias vėjo jėgainių gamybos pozicijas užima Vokietija, Danija ir Prancūzija. Prieš kelis dešimtmečius pradėta gaminti rusiškas vėjo jėgaines, kurias, palyginti su užsienio modeliais, reikia tobulinti..

Apsvarstykite pagrindinius populiarius namų vėjo jėgainių gamintojus:

1. AEOLOS (Danija)

AEOLOS vėjo jėgainių savybės:

įmonė vėjo jėgaines kuria daugiau nei 35 metus;
vertikalių vėjo generatorių galia svyruoja nuo 500 W iki 500 kW;
horizontalių vėjo jėgainių galia – 300-10000 W;
vėjo generatorių apimtis: privatus sektorius, ūkininkavimas, elektros tiekimas kaimams ir mokykloms;
aukštas elektros energijos gamybos lygis;
generatoriaus be pavarų dėžės naudojimas užtikrina aukštą vėjo jėgainės patikimumo lygį;
mažos priežiūros išlaidos;
aukštą saugos lygį užtikrina vėjo generatoriaus įtaiso padėties stebėjimo funkcija;
elektroninės stabdžių sistemos buvimas.

AEOLOS H 1kW specifikacijos:

vardinė galios vertė: 1 kW;
maksimali galios vertė: 1,5 kW;
išėjimo įtampa: 48 V;
ašmenų charakteristika: 3 vnt., medžiaga – stiklo pluoštas;
generatoriaus savybės: trijų fazių magnetoelektrinio tipo generatorius, užtikrinantis pastovią srovę;
efektyvumas: mažiau nei 0,95;
garantijos eilutės: 5 metai;
maksimalios aptarnavimo linijos: 20 metų.

2. ENERCON (Vokietija)

Ypatumai:

ENERCON vėjo generatorių galia nuo 330 W iki 7,58 MW;
žiedo generatoriaus buvimas;
perdavimo trūkumas;
atitikimas pasauliniams kokybės standartams: patikimumas ir ilgaamžiškumas.

„ENERCON E80“ techninės savybės:

vardinė galios vertė: 80 kW;
bokšto aukštis: 53 m;
vardinio vėjo greičio vertė: 12 m / s;
minimalus vėjo greitis: 3 m / s;
maksimalus vėjo greitis: 30 m / s;
ašmenų skaičius: 3 vnt;
rotoriaus skersmuo: 18 m.

3. AMPAIR (JK)

Naudojimo srities charakteristikos:

valtys;
valtys;
nuotolinės autonominės energijos sistemos.

Ypatumai:

mažas dydis;
lengvas montavimas;
galimybė montuoti uždaroje erdvėje;
aukšta kokybė ir patikimumas.

„Ampair 100“ techninės savybės:

vardinė galios vertė: 100 W;
generatoriaus įtampos vertė: 12 W;
ašmenų charakteristika: 6 vnt;
reikalingas vėjo greitis: nuo 3 m / s;
kaina: 2700 USD.

4. „Fair Wind“ (Belgija)

Ypatumai:

galimybė naudoti privačiame name, viešbutyje, degalinėje, ūkyje;
aukštas Europos kokybės lygis;
ašmenų gamyba – belgiška;
generatorių kilmė yra suomių;
Vokietijos įmonė užsiima inverterių ir valdiklių gamyba;
kiekvienos vėjo jėgainės bandymas ir tikrinimas;
maksimalūs vėjo gūsiai 55 m / s;
apsaugos sistema yra visiškai automatizuota;
yra pasyvus aerodinaminis stabdymas;
„Fair Wind“ vėjo jėgainės naudojamos kartu su saulės baterijomis;
platus pajėgumų spektras padės jums pasirinkti vėjo jėgainę kiekvienai vietai atskirai.

„Fair Wind F16“ techninės savybės:

vardinė galios vertė: 10 kW;
vėjo rato skersmens dydis: 4 m;
vardinio vėjo greičio vertė: 15 m / s;
minimalus vėjo greitis: 3 m / s;
ašmenų skaičius: 3 vnt., pagaminti iš orlaivio aliuminio;
rotoriaus skersmens dydis: 18 m;
kaina: 20 000 USD.

5. Pilnesnis vėjas (JAV)

Ypatumai:

visiškas ašmenų nebuvimas;
naudojimo kompaktiškumas;
maža kaina, palyginti su klasikinėmis vėjo jėgainėmis;
vėjo generatoriaus pagrindas yra „Tesla Turbine“, kurią sudaro daugybė metalinių diskų, atskirtų žiedinėmis tarpinėmis;
aukštas energijos efektyvumo lygis.

6. „Fortiss“ (Nyderlandai)

Ypatumai:

naudojimas: namų maitinimas, telekomunikacijų įrangos tiekimas, vandens valymo sistemos;
užtikrinti visišką nepriklausomybę nuo pramoninių elektros šaltinių;
galimas bendras vėjo jėgainių ir tradicinių energijos šaltinių naudojimas;
stabilus maitinimas ir mažesnės elektros energijos sąnaudos;
dizaino paprastumas ir vėjo jėgainių montavimo paprastumas;
galimybė naudoti saulės kolektorius ar dyzelinius generatorius;
mažas triukšmo lygis;
aukštas saugumo lygis.

„Fortiss Montana 5.8“ techninės savybės:

generatoriaus charakteristikos: sinchroninio magnetinio tipo generatorius;
maksimalus vėjo greitis: 55 m / s;
ašmenų skaičius: 3 vnt;
reikalingas vėjo greitis: nuo 2,5 m / s;
stabdžių sistemos parinktys: mechaninė, elektrinė;
kaina: 20 000 USD.