Strumenti

Turbina eolica: come scegliere una turbina eolica

Per risparmiare sui costi dell’elettricità, i generatori eolici sono installati nelle fabbriche e nelle case private. In questo articolo considereremo le principali caratteristiche, i tipi e il principio di funzionamento dei generatori eolici..

Sommario:

Il dispositivo e il principio di funzionamento del generatore eolico

I componenti principali di un generatore eolico:

1. Generatore: un convertitore di energia meccanica in energia elettrica. Il generatore sta caricando le batterie. Maggiore è la velocità del vento, più velocemente si caricano le batterie.

2. Pale della turbina eolica – la parte della turbina eolica che è esposta alla forza del vento e quindi agisce sull’albero del generatore.

3. Albero: un dispositivo su cui sono montati il generatore e le pale. La velocità e la stabilità del generatore eolico dipendono dall’altezza dell’albero..

Componenti aggiuntivi della turbina eolica:

1. Controller: un dispositivo di controllo del generatore eolico responsabile della direzione delle pale, delle caratteristiche di carica della batteria e della protezione del generatore eolico. La funzione principale del controller è convertire l’energia variabile in costante elettrica..

2. Le batterie sono dispositivi per immagazzinare energia, che viene utilizzata quando non c’è vento. Un’altra funzione della batteria è quella di equalizzare e stabilizzare l’energia generata dal generatore. Le batterie ricaricabili forniscono energia.

3. Anemoscopi o dispositivi di misurazione della direzione del vento: raccolgono ed elaborano dati su velocità, direzione e raffiche di vento. Gli anemoscopi sono installati su turbine eoliche più potenti progettate per elaborare grandi quantità di energia..

4. I regolatori di potenza automatici sono progettati per combinare turbine eoliche, reti elettriche, generatori diesel o altre fonti di energia.

5. Inverter: dispositivi per l’elaborazione di corrente continua in corrente alternata, destinati al funzionamento di elettrodomestici ed elettrodomestici.

Quando il vento colpisce le pale del generatore eolico, il dispositivo ruota. Durante il funzionamento del generatore eolico, viene generata una corrente alternata, che entra nel controller e viene trasformata in corrente continua. La corrente continua carica le batterie, che forniscono elettricità per una casa privata o una grande impresa. Ma, per il funzionamento della maggior parte degli apparecchi elettrici, è necessaria una corrente alternata monofase o trifase, che si forma nell’inverter..

Varianti di utilizzo di un generatore eolico in un sistema di alimentazione:

lavoro di un mulino a vento con una batteria in modalità autonoma;
funzionamento in parallelo di un generatore eolico su batterie e pannelli solari;
funzionamento di un generatore eolico con uso parallelo di un generatore di riserva (gasolio, benzina o gas);
funzionamento in parallelo di un generatore eolico e di una rete elettrica convenzionale.

Vantaggi dell’utilizzo di una turbina eolica:

ottenere elettricità ecologica, sicura e affidabile,
ridurre il costo del pagamento dell’elettricità;
funzionamento silenzioso del dispositivo;

il generatore eolico produce la maggior quantità di energia in autunno o in inverno, quando è più richiesta l’elettricità per il riscaldamento dei locali;
il prezzo dei generatori eolici è molto inferiore al costo delle fonti alternative di energia elettrica;
la capacità del generatore eolico di funzionare in parallelo con altre fonti di energia elettrica;
la possibilità di selezionare la potenza della turbina eolica, a seconda del tipo di terreno e della quantità di elettricità richiesta;
la possibilità di utilizzare le turbine eoliche su yacht o navi;
dopo aver trascorso una volta su una turbina eolica, l’elettricità è fornita per almeno 20 anni.

Varietà di turbine eoliche

A seconda della posizione delle turbine, i generatori eolici si distinguono:

tipo verticale,
tipo orizzontale.

Un generatore eolico di tipo verticale ha una turbina posta verticalmente, rispetto alla superficie terrestre, ed una orizzontale, al contrario. Il generatore eolico verticale cattura facilmente la minima brezza e quello orizzontale è più potente in termini di conversione dell’energia.

Varietà di turbine eoliche verticali:

1. L’invenzione della turbina eolica verticale appartiene all’inventore svedese Savonius. Un mulino a vento verticale è costituito da due cilindri che hanno un asse di rotazione verticale. Indipendentemente dalla forza e dalla direzione del vento, il mulino a vento verticale ruota costantemente attorno al proprio asse. Il principale svantaggio di una turbina eolica verticale è l’uso incompleto dell’energia eolica. Durante la ricerca, è stato rivelato che la turbina eolica verticale utilizza solo un terzo dell’energia eolica..

2. Un mulino a vento verticale con un rotore Darrieus è stato inventato diversi decenni più tardi del solito. Un generatore eolico rotante ha due o tre pale e un rotore. Le turbine eoliche con rotore sono facili da fabbricare e da installare. Il principale svantaggio di un tale generatore eolico è che il rotore deve essere avviato manualmente..

3. Turbina eolica con asse di rotazione verticale e con rotore elicoidale – ha pale vorticose. che assicurano la rotazione uniforme della turbina eolica. Vantaggio: carico del cuscinetto ridotto, con conseguente aumento della durata del dispositivo. Svantaggi: costo elevato, complessità di installazione.

4. La turbina eolica verticale con un multi-rotore è il dispositivo più efficiente per elaborare l’energia eolica. Ha un rotore complesso, che consiste in un gran numero di lame.

5. I generatori eolici ortogonali non richiedono un’elevata velocità del vento. Per il funzionamento di un tale dispositivo è adatta una velocità del vento di 0,7 m / s. Le turbine eoliche verticali ortogonali hanno elevate caratteristiche tecniche, rotazione silenziosa del motore e un design interessante. Il dispositivo di un generatore eolico ortogonale si basa su un asse di rotazione verticale e su più pale che vengono rimosse dall’asse ad una certa distanza. Nonostante il gran numero di vantaggi, la turbina eolica ortogonale presenta degli svantaggi:

piccole stringhe di servizio dei nodi di riferimento;
le pale sono più massicce di quelle delle turbine eoliche convenzionali;
il grande peso dell’installazione rende difficile l’installazione del dispositivo.

Le turbine eoliche orizzontali hanno una maggiore efficienza. Il principale svantaggio delle turbine eoliche orizzontali è la necessità di cercare costantemente il vento utilizzando una banderuola, che viene installata separatamente dal dispositivo..

Le turbine eoliche orizzontali si dividono in:

dispositivi di tipo a lama singola – caratterizzati da elevate velocità di rotazione, peso ridotto e design leggero;
generatori eolici di tipo a due pale – nella struttura sono simili a quelli a una pala, solo differiscono per il numero di pale;
gli aerogeneratori di tipo tripala hanno una potenza massima di circa 7 MW, sono considerati uno dei più diffusi tra i generatori eolici destinati alla casa;
i generatori eolici multipala hanno da quattro a cinquanta pale, questi dispositivi sono utilizzati per garantire il funzionamento degli impianti idrici.

In relazione al numero di pale, tutti gli aerogeneratori si dividono in:

a lama singola,
a due lame,
a tre lame,
multi-lama.

In base ai materiali di cui è composta la turbina eolica:

turbine eoliche a vela,
turbine eoliche di tipo rigido, in fibra di vetro o in metallo.

A seconda del passo dell’elica, i generatori eolici si dividono in:

dispositivi di misurazione del passo,
dispositivi a passo fisso.

Un generatore eolico basato su un passo variabile ha un design piuttosto complesso, ma allo stesso tempo una maggiore velocità di rotazione. La turbina eolica a passo fisso è affidabile e semplice.

Tutti i generatori eolici sono convenzionalmente divisi in due tipi:

turbine eoliche di tipo industriale;
turbine eoliche domestiche.

Le turbine eoliche industriali sono utilizzate per generare grandi quantità di elettricità. Per la realizzazione di un parco eolico, costituito da diverse decine o centinaia di generatori eolici, è necessaria un’approfondita perizia dell’area, che viene effettuata per uno o due anni. Le turbine eoliche industriali ti consentono di ricevere elettricità per fornire elettricità a diverse dozzine di case o a una certa produzione.

Un generatore eolico per la casa: consente di ridurre significativamente i costi dell’elettricità e fornisce indipendenza dal funzionamento della rete elettrica generale.

Raccomandazioni per la scelta di un generatore eolico

1. Prima di scegliere un generatore eolico, dovresti decidere la potenza e la funzionalità di questo dispositivo.

2. Studia attentamente i tipi di turbine eoliche e familiarizza con le condizioni climatiche della regione in cui è pianificata l’installazione del generatore eolico..

3. Determinare la potenza di uscita della turbina eolica, che dipende direttamente dalla potenza del convertitore (inverter). Il secondo nome per la potenza di uscita è carico di picco: la totalità del numero di dispositivi che funzioneranno contemporaneamente con il generatore eolico. Cioè, la potenza è definita come la potenza totale della turbina eolica. Anche con un consumo di elettricità raro ma elevato, dovresti scegliere un generatore eolico di grande capacità. Per aumentare la potenza di uscita, dovrebbero essere installati più inverter.

4. Tempo per il funzionamento continuo del dispositivo – determinato dalla capacità della batteria, che è installata sulla turbina eolica. In tempo calmo, le batterie forniscono elettricità alla stanza.

5. La velocità di ricarica della batteria è determinata dalla potenza del dispositivo, dalla velocità del vento, dall’altezza di installazione e dal rilievo dell’area in cui è installato il generatore eolico. Maggiore è la potenza del generatore eolico, più velocemente vengono caricate le batterie. Con un consumo energetico costante o vento debole, scegli turbine eoliche più potenti. Per aumentare la velocità di carica delle batterie, è necessario collegare più generatori alla turbina eolica..

6. Non dovresti comprare molte batterie ricaricabili quando il vento è debole, poiché il generatore eolico non avrà il tempo di caricare tutte le batterie. Se le batterie non sono completamente cariche, questo porta al loro rapido guasto, quindi il numero di batterie dovrebbe essere calcolato dal consumo di energia di tutti gli apparecchi elettrici della casa..

7. Per acquistare un mulino a vento, dovresti prestare attenzione al fattore principale: l’energia generata dal dispositivo. Questo criterio è specificato nelle specifiche tecniche della turbina eolica..

8. Per determinare il consumo energetico della casa in cui verrà installata la turbina eolica, dovresti guardare le bollette elettriche degli ultimi 12 mesi e visualizzare il coefficiente di consumo energetico minimo, medio e massimo.

9. Con l’aiuto della ricerca della stazione meteorologica più vicina, informarsi sulla velocità media annua del vento nel sito proposto per l’installazione della turbina eolica. Il funzionamento ottimale della turbina eolica è garantito con un vento di 5 m/s.

10. È meglio installare la turbina eolica come fonte di alimentazione aggiuntiva abbinata a un generatore diesel o benzina.

11. Testare la turbina eolica, prestare attenzione al livello di rumore e alla necessità di manutenzione della turbina eolica. Alcune potenti turbine eoliche hanno un livello di rumore abbastanza alto, che porta a disagio e problemi con i vicini..

12. La vita media di una turbina eolica va dai sei ai sette anni..

13. È meglio dare la preferenza a un generatore eolico, le cui lame sono realizzate con materiali duri: fibra di vetro o metallo.

14. Prestare attenzione al funzionamento ottimale del generatore eolico alla velocità media del vento, tipica della regione..

15. I generatori eolici Gearless sono molto più facili da installare, facili da montare e non richiedono ulteriore manutenzione, mentre innestati, nonostante la complessità dell’installazione, forniscono più potenza e una migliore qualità di funzionamento della turbina eolica.

16. Non prestare attenzione a tali slogan pubblicitari secondo cui la turbina eolica ha un design migliorato, una levitazione magnetica o un controller di grandi dimensioni, nella maggior parte dei casi tale pubblicità mira a ottenere più soldi per una normale turbina eolica.

17. Al momento dell’acquisto di una turbina eolica, chiedere all’acquirente una garanzia e l’adempimento di tutti gli obblighi del produttore del generatore eolico. Ad esempio, la presenza di elementi di fissaggio è un insieme di un generatore eolico, che include tutti i componenti: inverter, generatori, batterie. Quando si acquistano questi dispositivi da diversi produttori, aumenta il rischio di un funzionamento errato del generatore eolico..

18. Formula per calcolare la potenza di un generatore eolico: Р = 0,5 * rho * S * Ср * V3 * ng * nb. P è la potenza del generatore eolico, rho è il valore della designazione della densità dell’aria, S è il valore dell’area di lancio del rotore, Cp è il coefficiente di azione aerodinamica, V è il valore della velocità del vento, ng è il efficienza del radiatore, nb è in presenza di un riduttore. Efficienza del cambio.

19. Il costo di un generatore eolico dipende direttamente dai seguenti fattori:

numero di lame,
carica batteria,
potenza del generatore,
numero di inverter,
materiale della lama,
la presenza di un riduttore,
potenza nominale della turbina eolica,
tipo di turbina eolica: orizzontale, verticale,
materiale di cui è fatta l’unità,
disponibilità di componenti aggiuntivi.

Panoramica dei produttori di turbine eoliche

Per acquistare un generatore eolico, devi prima calcolare la potenza del generatore eolico e l’elettricità consumata. Dopo aver effettuato i calcoli, prestare attenzione al costo della turbina eolica.

Le prime posizioni nella produzione di turbine eoliche sono occupate da Germania, Danimarca e Francia. Diversi decenni fa è iniziata la produzione di turbine eoliche russe, che, rispetto ai modelli stranieri, richiedono miglioramenti..

Considera i principali produttori popolari di turbine eoliche per la casa:

1. AEOLOS (Danimarca)

Caratteristiche delle turbine eoliche AEOLOS:

l’azienda sviluppa turbine eoliche da oltre 35 anni;
la potenza dei generatori eolici verticali va da 500 W a 500 kW;
potenza delle turbine eoliche orizzontali – 300-10000 W;
l’ambito dei generatori eolici: settore privato, agricoltura, fornitura di elettricità a villaggi e scuole;
alto livello di produzione di energia elettrica;
l’uso di un generatore senza cambio fornisce un alto livello di affidabilità della turbina eolica;
basso costo di manutenzione;
un elevato livello di sicurezza è assicurato dalla funzione di monitoraggio della posizione del dispositivo generatore eolico;
la presenza di un sistema di frenatura elettronico.

Specifiche AEOLOS H 1kW:

valore di potenza nominale: 1 kW;
valore massimo di potenza: 1,5 kW;
tensione di uscita: 48 V;
caratteristica delle lame: 3 pezzi, materiale – fibra di vetro;
caratteristiche del generatore: generatore di tipo magnetoelettrico trifase, che fornisce corrente costante;
efficienza: inferiore a 0,95;
linee di garanzia: 5 anni;
linee massime di servizio: 20 anni.

2. ENERCON (Germania)

Peculiarità:

potenza dei generatori eolici ENERCON da 330 W a 7,58 MW;
la presenza di un generatore di suoneria;
mancanza di trasmissione;
conformità agli standard di qualità mondiali: affidabilità e durata.

Caratteristiche tecniche di ENERCON E80:

valore di potenza nominale: 80 kW;
altezza torre: 53 m;
valore della velocità nominale del vento: 12 m/s;
velocità minima del vento: 3 m/s;
velocità massima del vento: 30 m/s;
numero di lame: 3 pezzi;
diametro del rotore: 18 m.

3. AMPAIR (Regno Unito)

Caratteristiche dell’ambito di utilizzo:

Barche;
Barche;
sistemi di alimentazione autonomi a distanza.

Peculiarità:

taglia piccola;
installazione facile;
la capacità di installare in uno spazio ristretto;
alta qualità e affidabilità.

Caratteristiche tecniche dell’Ampair 100:

valore di potenza nominale: 100 W;
valore della tensione del generatore: 12 W;
caratteristica delle lame: 6 pezzi;
velocità del vento richiesta: da 3 m/s;
costo: $ 2700.

4. Buon vento (Belgio)

Peculiarità:

la possibilità di utilizzo in casa privata, hotel, benzinaio, in agriturismo;
alto livello di qualità europea;
fabbricazione di lame – Belga;
l’origine dei generatori è finlandese;
una società tedesca è impegnata nella produzione di inverter e controller;
testare e controllare ogni turbina eolica;
raffiche di vento massime 55 m/s;
il sistema di sicurezza è completamente automatizzato;
c’è una frenata aerodinamica passiva;
Le turbine eoliche Fair Wind sono utilizzate in combinazione con i pannelli solari;
un’ampia gamma di capacità ti aiuterà a scegliere una turbina eolica per ogni sito individualmente.

Caratteristiche tecniche di Fair Wind F16:

valore di potenza nominale: 10 kW;
la dimensione del diametro della ruota del vento: 4 m;
valore della velocità nominale del vento: 15 m/s;
velocità minima del vento: 3 m/s;
numero di lame: 3 pezzi, in alluminio aeronautico;
la dimensione del diametro del rotore: 18 m;
costo: $ 20.000.

5. Vento più pieno (USA)

Peculiarità:

completa assenza di lame;
compattezza d’uso;
basso costo rispetto alle classiche turbine eoliche;
la base del generatore eolico è la Tesla Turbine, che consiste in un gran numero di dischi metallici, separati da distanziali anulari;
alto livello di efficienza energetica.

6. Fortiss (Paesi Bassi)

Peculiarità:

utilizzo: alimentazione delle abitazioni, fornitura di apparati di telecomunicazione, sistemi di depurazione dell’acqua;
garantire la completa indipendenza dalle fonti industriali di elettricità;
è possibile l’uso congiunto di turbine eoliche e fonti di energia tradizionali;
alimentazione stabile e costi energetici inferiori;
semplicità di progettazione e facilità di installazione delle turbine eoliche;
la possibilità di utilizzare pannelli solari o generatori diesel;
basso livello di rumore;
alto livello di sicurezza.

Caratteristiche tecniche di Fortiss Montana 5.8:

caratteristiche del generatore: generatore sincrono di tipo magnetico;
velocità massima del vento: 55 m/s;
numero di lame: 3 pezzi;
velocità del vento richiesta: da 2,5 m/s;
opzioni impianto frenante: meccanico, elettrico;
costo: $ 20.000.