Vse o vetrnih turbinah

Za izboljšanje življenjskih pogojev človeštvo uporablja vodo, različne minerale. V zadnjem času so postali priljubljeni alternativni viri energije, predvsem vetrna energija. Zahvaljujoč slednjemu so se ljudje naučili pridobivati ​​energijo za domače in industrijske potrebe.

Ker se potrebe po energetskih virih iz dneva v dan povečujejo, zaloge običajnih energentov pa zmanjšujejo, postaja uporaba alternativnih virov energije vsak dan bolj aktualna. V zadnjem času znanstveniki in oblikovalci ustvarjajo nove modele vetrnih turbin. Uporaba najnovejših tehnologij omogoča izboljšanje kakovostnih lastnosti enot in zmanjšanje števila negativnih vidikov v strukturah.

Vetrni generator je vrsta tehnične naprave, s pomočjo katere se kinetična energija vetra pretvarja v električno energijo.

Vetrne generatorje uporabljamo na različnih mestih, običajno na odprtih območjih, kjer je vetrni potencial največji. Postaje alternativnih virov energije so nameščene v gorah, v plitvi vodi, na otokih in poljih. Sodobne naprave lahko proizvajajo električno energijo tudi z majhno močjo vetra. Zaradi te možnosti se vetrne turbine uporabljajo za oskrbo z električno energijo objektov različnih zmogljivosti.

• Stacionarni vetrna elektrarna lahko zagotavlja električno energijo zasebni hiši ali manjšemu proizvodnemu objektu. V odsotnosti vetra se bo rezerva energije kopičila in nato porabljala iz baterije.

• Vetrne turbine srednje moči se lahko uporablja na kmetijah ali v hišah, ki so daleč od ogrevalnih omrežij. V tem primeru se lahko ta vir električne energije uporablja za ogrevanje prostorov.

Vetrni generator deluje s pomočjo vetrne energije. Zasnova te naprave mora vsebovati naslednje elemente:

• turbinske lopatice ali propeler;
• turbina;
• električni generator;
• os električnega generatorja;
• pretvornik, katerega funkcija je pretvorba izmeničnega toka v enosmerni;
• mehanizem, ki vrti rezila;
• mehanizem, ki vrti turbino;
• baterija;
• jambor;
• krmilnik rotacijskega gibanja;
• dušilec;
• senzor vetra;
• steblo senzorja vetra;
• gondola in drugi elementi.

Industrijske enote imajo napajalno omarico, zaščito pred strelo, rotacijski mehanizem, zanesljiv temelj, gasilno napravo in telekomunikacije.

Vetrni generator je naprava, ki pretvarja vetrno energijo v električno energijo. Predhodniki sodobnih agregatov so mlini, ki iz zrnja proizvajajo moko. Vendar se povezovalna shema in načelo delovanja generatorja nista veliko spremenila.

1. Zaradi sile vetra se lopatice začnejo vrteti, katerih navor se prenaša na gred generatorja.
2. Vrtenje rotorja ustvarja trifazni izmenični tok.
3. Skozi krmilnik se izmenični tok pošlje v baterijo. Baterija je potrebna za stabilno delovanje vetrnega generatorja. Če je prisoten veter, enota polni baterijo.
4. Za zaščito pred orkanom ima sistem za proizvodnjo vetrne energije elemente za usmerjanje vetrnega kolesa stran od vetra. To se zgodi z zlaganjem repa ali zaviranjem kolesa z električno zavoro.
5. Za ponovno polnjenje baterije boste morali namestiti krmilnik. Funkcija slednjega vključuje spremljanje polnjenja baterije, da se prepreči njena okvara. Po potrebi lahko ta naprava odloži odvečno energijo v balast.
6. Akumulatorji imajo konstantno nizko napetost, vendar mora do potrošnika priti z močjo 220 voltov. Zaradi tega se v vetrne turbine vgrajujejo razsmerniki. Slednji lahko pretvorijo izmenični tok v enosmerni, s čimer povečajo svojo moč na 220 voltov. Če pretvornik ni nameščen, je treba uporabiti samo tiste naprave, ki so zasnovane za nizko napetost.
7. Pretvorjeni tok se pošlje potrošniku za napajanje grelnih baterij, osvetlitve prostorov in gospodinjskih aparatov.

Klasifikacija vetrnih elektrarn temelji na naslednjih kriterijih.

1. Število rezil. Trenutno v prodaji lahko najdete vetrnice z enim rezilom, nizkim rezilom in več kraki. Manjša kot so rezila generatorja, večja bo hitrost njegovega motorja.
2. Indikator nazivne moči. Gospodinjske postaje proizvajajo do 15 kW, polindustrijske - do 100 in industrijske - več kot 100 kW.
3. Smer osi. Vetrni generatorji so lahko navpični in vodoravni, vsaka vrsta ima svoje prednosti in slabosti.

Tisti, ki želijo pridobiti alternativni vir energije, lahko kupijo vetrni generator z rotorjem, kinetični, vrtinčni, jadralni, mobilni.

Obstaja tudi razvrstitev vetrnih generatorjev glede na njihovo lokacijo. Danes obstajajo 3 vrste enot.

1. Tla. Takšne vetrnice veljajo za najpogostejše, nameščene so na hribih, hribih, vnaprej pripravljenih mestih. Namestitev takšnih naprav poteka z uporabo drage opreme, saj morajo biti strukturni elementi pritrjeni na veliki višini.
2. Obalne postaje so zgrajene v obalnem delu morja, oceana. Na delovanje generatorja vpliva morski vetrič, zaradi katerega rotacijska naprava proizvaja energijo 24 ur na dan.
3. Polica. Tovrstni vetrni generatorji so nameščeni v morju, običajno na razdalji približno 10 metrov od obale.Takšne naprave proizvajajo energijo iz navadnega morskega vetra. Nato energija po posebnem kablu doseže obalo.

Za navpične vetrne turbine je značilna navpična os vrtenja glede na tla. Ta naprava je razdeljena na 3 vrste.

• S Savounisovim rotorjem. Struktura vključuje več polcilindričnih elementov. Vrtenje osi enote poteka nenehno in ni odvisno od moči in smeri vetra. Prednosti tega generatorja vključujejo visoko stopnjo izdelave, visokokakovosten začetni navor, pa tudi sposobnost delovanja tudi z rahlo silo vetra. Slabosti naprave: neučinkovito delovanje rezil, potreba po veliki količini materialov v proizvodnem procesu.

• Z Darrieusovim rotorjem. Na rotacijski osi naprave je več rezil, ki imajo skupaj obliko traku. Prednosti generatorja se štejejo za odsotnost potrebe po osredotočanju na pretok zraka, odsotnost težav v proizvodnem procesu, preprosto in priročno vzdrževanje. Slabosti enote so nizka učinkovitost, kratek cikel remonta, šibek samozagon.

• S helikoidnim rotorjem. Ta vrsta vetrnega generatorja je modifikacija prejšnje različice. Njegove prednosti so v dolgem obdobju delovanja in majhni obremenitvi mehanizmov in podpornih enot. Slabosti enote so visoki stroški konstrukcije, težaven in zapleten postopek izdelave rezil.

Os vodoravnega rotorja v tej napravi je vzporedna z zemeljsko površino.So z enim rezilom, z dvema reziloma, s tremi rezili in tudi z več rezili, v katerih število rezil doseže 50 kosov. Prednost te vrste vetrnih generatorjev je visoka učinkovitost. Slabosti enote so naslednje:

• potreba po orientaciji glede na smer pretoka zraka;
• potreba po namestitvi visokih konstrukcij - višja kot je namestitev, močnejša bo;
• potreba po temelju za naknadno namestitev jambora (to prispeva k povečanju stroškov postopka);
• visoka raven hrupa;
• nevarnost za mimoidoče ptice.

Krilni generatorji imajo obliko propelerja. V tem primeru rezila vzamejo energijo zračnega toka in jo predelajo v rotacijsko gibanje.

Horizontalne vetrne elektrarne imajo rotorje z lopaticami, ki jih je lahko določeno število. Ponavadi so 3. Odvisno od števila rezil se lahko moč naprave poveča ali zmanjša. Jasna prednost te vrste vetrnice je enakomerna porazdelitev obremenitev na nosilni ležaj. Pomanjkljivost enote je, da namestitev te zasnove zahteva veliko dodatnih materialov in stroškov dela.

Turbinske vetrne turbine trenutno veljajo za najučinkovitejše. Razlog za to je optimalna kombinacija območij rezil z njihovo konfiguracijo. Prednosti zasnove brez rezil vključujejo visoko stopnjo učinkovitosti, nizek hrup, ki je posledica majhnih dimenzij naprave.Poleg tega te enote ne uničijo močni vetrovi in ​​ne predstavljajo nevarnosti za druge in ptice.

V mestih in naseljih se uporablja turbinska vetrnica, ki se lahko uporablja za osvetlitev zasebne hiše in koče. Takšen generator praktično nima nobenih pomanjkljivosti.

Glavne prednosti vetrnih turbin so naslednje:

• okoljska varnost - delovanje naprav ne škoduje okolju in živim organizmom;
• pomanjkanje zapletenosti v oblikovanju;
• enostavnost uporabe in upravljanja;
• neodvisnost od električnih omrežij.

Med pomanjkljivostmi teh naprav strokovnjaki razlikujejo naslednje:

• visoki stroški;
• vračilo šele po 5 letih;
• nizka učinkovitost, nizka moč;
• potreba po dragi opremi.

Naprave za pridobivanje energije iz vetra so lahko različnih velikosti. Njihova moč je odvisna od dimenzij vetrnega kolesa, višine jambora in hitrosti vetra. Največji agregat ima steber dolžine 135 m, premer rotorja pa 127 m. Tako njegova skupna višina doseže 198 metrov. Velike vetrne turbine z visoko višino in dolgimi lopaticami so primerne za oskrbo z energijo majhnih industrijskih podjetij, kmetij. Bolj kompaktne modele je mogoče namestiti doma ali v državi.

Trenutno proizvajajo pohodni tip vetrnice s premerom lopatic od 0,75 do 60 metrov. Po mnenju strokovnjakov dimenzije generatorja ne bi smele biti velike, saj je majhna prenosna enota primerna za proizvodnjo majhne količine energije.Najmanjši model enote je visok 0,4 metra in tehta manj kot 2 kilograma.

Danes je proizvodnja vetrnih turbin vzpostavljena v številnih državah sveta. Na trgu lahko najdete ruske modele in enote iz Kitajske. Od domačih proizvajalcev veljajo za najbolj priljubljena naslednja podjetja:

• "Vetrna svetloba";
• Rkraft;
• "SKB Iskra";
• "Sapsan-Energija";
• "Vetrna energija".

Zelo priljubljeni so tudi tuji proizvajalci električnih generatorjev:

• Goldwind - Kitajska;
• Vestas - Danska;
• Gamesa - Španija;
• Suzion - Indija;
• GE Energy - ZDA;
• Siemens, Enercon - Nemčija.

Vendar je treba spomniti, da uporaba takšnih vetrnih turbin vključuje uporabo dragih popravil, pa tudi rezervnih delov, ki jih je skoraj nemogoče najti v domačih trgovinah. Stroški enot za proizvodnjo električne energije so običajno odvisni od konstrukcijskih značilnosti, zmogljivosti in proizvajalca.

Če želite izbrati pravi vetrni generator za vašo poletno hišo ali dom, morate upoštevati naslednje.

1. Izračun moči nameščenih električnih naprav, ki bodo priključene v prostoru.
2. Moč bodoče enote ob upoštevanju koeficienta rezerve. Slednji ne bo dovolil preobremenitve generatorja v konici.
3. Podnebje ozemlja. Prisotnost padavin negativno vpliva na delovanje naprave.
4. Učinkovitost opreme, ki velja za enega najpomembnejših kazalcev.
5. Indikatorji hrupa, ki označujejo vetrno turbino med delovanjem.

Poleg vsega zgoraj navedenega mora potrošnik oceniti vse parametre namestitve in prebrati ocene o njej.

Za povečanje učinkovitosti vetrnega generatorja bo potrebno spremeniti njegove obratovalne zmogljivosti in lastnosti v pozitivno smer. Prvič, vredno je povečati učinkovitost občutljivosti rotorja na relativno šibke in nestabilne vetrove.

To je nekakšna enosmerna zračna membrana, ki prosto prepušča veter v eno smer. Membrana je neprepustna ovira za gibanje zračnih mas v nasprotni smeri.

Druga metoda za povečanje učinkovitosti vetrnega generatorja je uporaba difuzorjev ali zaščitnih pokrovčkov, ki prekinejo tok z nasprotne površine. Vsaka od možnosti ima tako prednosti kot slabosti. Vendar pa so v vsakem primeru učinkovitejši od tradicionalnega vzorca.

Vetrni generator je drag. Če ga želite namestiti na svojem ozemlju, morate upoštevati naslednje točke:

• razpoložljivost primernega terena;
• prevlado pogostih in močnih vetrov;
• pomanjkanje drugih alternativnih virov energije.

V nasprotnem primeru vetrna elektrarna ne bo dala pričakovanega rezultata.Ker se povpraševanje po alternativni energiji vsako leto povečuje in je nakup vetrnice velik udarec za družinski proračun, lahko poskusite sami izdelati enoto z naknadno namestitvijo. Izdelava vetrnice lahko temelji na neodimovih magnetih, menjalniku, rezilih in njihovi odsotnosti.

Prednosti vetrnice, ki jo ustvari sam, je kar nekaj. Zato lahko z veliko željo in prisotnostjo elementarnih sposobnosti oblikovalca skoraj vsak mojster na svojem mestu zgradi postajo za proizvodnjo električne energije. Najenostavnejša različica naprave se šteje za vetrnico z navpično osjo. Slednji ne zahteva podpore in visokega jambora, postopek namestitve pa odlikujeta preprostost in hitrost.

Če želite ustvariti vetrni generator, boste morali pripraviti vse potrebne elemente in pritrditi modul na izbrano mesto. Kot del domačega vertikalnega generatorja energije se šteje, da je prisotnost takih elementov obvezna:

• rotor;
• rezila;
• aksialni jambor;
• stator;
• baterija;
• pretvornik;
• krmilnik.

Rezila so lahko izdelana iz lahke elastične plastike, saj se lahko drugi materiali pod vplivom velikih obremenitev poškodujejo in deformirajo. Najprej je treba iz PVC cevi izrezati 4 enake dele. Po tem morate iz kositra izrezati nekaj polkrožnih fragmentov in jih pritrditi vzdolž robov cevi. V tem primeru mora biti polmer dela rezila 69 cm, v tem primeru bo višina rezila dosegla 70 cm.

Za sestavljanje rotorskega sistema morate vzeti 6 neodimovih magnetov, 2 feritna diska s premerom 23 cm, lepilo za lepljenje. Magneti morajo biti nameščeni na prvi disk, glede na kot 60 stopinj in premer razporeditve 16,5 cm.Po isti shemi je sestavljen drugi disk, magneti pa so napolnjeni z lepilom. Za stator morate pripraviti 9 tuljav, na vsako od katerih navijte 60 obratov bakrene žice s premerom 1 mm. Spajkanje je treba izvesti v naslednjem zaporedju:

• začetek prve tuljave s koncem četrte;
• začetek četrte tuljave s koncem sedme.

Druga faza je sestavljena na podoben način. Nato je izdelana oblika iz vezanega lesa, katerega dno je prekrito s steklenimi vlakni. Na vrhu so nameščene faze iz spajkanih tuljav. Strukturo prelijemo z lepilom in pustimo nekaj dni, da lepimo vse dele. Po tem lahko začnete povezovati posamezne elemente vetrnega generatorja v eno celoto.

Za sestavljanje strukture v zgornjem rotorju je treba narediti 4 luknje za čepe. Spodnji rotor je nameščen na nosilcu z magneti navzgor. Po tem morate stator namestiti z luknjami, potrebnimi za pritrditev nosilca. Čepke je treba nasloniti na aluminijasto ploščo, nato jih pokriti z drugim rotorjem z magneti navzdol.

S ključem je potrebno zavrteti čepe, tako da rotor enakomerno in brez sunkov pade navzdol. Ko je pravo mesto zasedeno, je treba vijake odviti in odstraniti aluminijaste plošče. Na koncu dela mora biti konstrukcija pritrjena z maticami in ne tesno zategnjena.

Kot jambor je primerna močna kovinska cev dolžine 4 do 5 metrov. Nanj je privit že sestavljen generator. Po tem je okvir z rezili pritrjen na generator, konstrukcija jambora pa je nameščena na mestu, ki je vnaprej pripravljeno. Položaj sistema se fiksira z raztezanjem.

Naslednji video prikazuje pregled domače vetrnice.