Мощность ветрогенератора: Основные виды ветрогенераторов и их характеристики

Основные виды ветрогенераторов и их характеристики

Ветрогенераторы используют мощь и силу ветра для производства электрической энергии. Современная жизнь человека немыслима без

электричества, даже в отдаленных от электроснабжения районах. Ветряные производители экологически чистой энергии света выполняют роль альтернативного источника.

И приобретают с каждым годом все большую популярность. Чем больше ассортимент товара, тем больше возникает вопросов, какой тип ветрогенератора предпочесть. И по производительности и по деньгам.

Основные виды ветрогенераторов

Модели ветрогенераторов бывают разной конструкции, различаются по мощности. По геометрии вращения оси основного ротора их делят на:

1. Вертикальный тип — турбина расположена вертикально по отношению к плоскости земли. Начинает работать при небольшом ветре.
2. Горизонтальный тип — ось ротора вращается параллельно земной поверхности. Имеет большую мощность преобразования энергии ветра в переменный и постоянный ток.

Разберем эти типы более подробно, так как в каждом из них есть разработки и усовершенствования.

Разновидности вертикальных генераторов (карусельный тип)

Вертикальные преобразователи силы ветра в энергию часто используются для бытовых нужд. Эти виды ветрогенераторов просты в обслуживании. Основные узлы, которые требуют внимания, находятся в нижней части установок и свободны для доступа.

1. Генераторы с ротором Савоуниса

Состоят из двух цилиндров. Постоянное осевое вращение и поток ветра не находятся в зависимости друг от друга. Даже при резких порывах он крутится с заданной изначально скоростью.

Отсутствие влияния ветра на скорость вращения, бесспорно, − его хорошее преимущество. Плохо то, что он использует силу стихии не на всю ее мощь, а только на треть. Устройство лопастей в виде полуцилиндров позволяют работать лишь в четверть оборота.

2. Генераторы с ротором Дарье

Имеют две или три лопасти. Легко монтируются. Конструкция простая и понятная. Начинают работать от запуска вручную.

Минус – турбины не отличаются мощной работой. Сильная вибрация становится причиной сильного шума. Этому способствует большое количество лопастей.

3. Геликоидный ротор

Вращение ветрогенератора происходит равномерно благодаря закрученным лопастям. Подшипники не подвержены быстрому износу, что значительно продляет срок эксплуатации.

Монтаж установки требует времени и сопряжен с трудностями сборки. Сложная технология изготовления отразилась на высокой цене.

4. Многолопастный ротор

Вертикально – осевая конструкция с большим количеством лопастей делает его чувствительным даже к очень слабому ветру. Эффективность таких ветрогенераторов очень высокая.

Это мощный преобразователь. Энергия ветра используется максимально. Стоит он дорого. Недостаток – высокий звуковой фон. Может давать большой объем электротока.

5. Ортогональный ротор

Начинает вырабатывать энергию при скорости ветра в 0,7 м/сек. Состоит из вертикальной оси и лопастей. Не производит много шума, отличается красивым необычным дизайном. Срок службы несколько лет.

Лопасти с большим весом делает его громоздким, что усложняет монтажные работы.

Положительные стороны вертикальных ветрогенераторов:

1. Использование генераторов возможно даже при слабом ветре.
2. Не настраиваются на ветровые потоки, так как не зависят от его направления.
3. Устанавливаются на короткой мачте, что позволяет производить обслуживание систем на земле.
4. Шум в пределах 30 дБ.
5. Разнообразный, приятный внешний вид.

Основной изъян – используют силу и энергию ветра не полностью из-за невысокой вращательной скорости ротора.

Горизонтальные ветрогенераторы (крыльчатые)

Разные модификации горизонтальных установок имеют от одной до трех лопастей и более. Поэтому коэффициент полезного действия намного выше, чем у вертикальных.

Недостатки ветрогенераторов − в необходимости ориентировать их на направление ветра. Постоянное перемещение снижает скорость вращения, что понижает его производительность.

1. Однолопастные и двухлопастные. Отличаются высокими двигательными оборотами. Масса и габариты установки небольшие, что облегчает установку.
2. Трехлопастные. Пользуются спросом на рынке. Могут вырабатывать энергию до 7 мВт.
3. Многолопастные установки имеют до 50 лопастей. Отличаются большой инерцией. Преимущества крутящего момента используют в работе водяных насосов.

На современном рынке появляются ветрогенераторы с отличными от классических конструкциями, например, встречаются гибридные.

1. Ветрогенератор, устроенный по типу парусника

Тарелкообразная конструкция под напором воздуха приводит в движение поршни, которые активируют гидросистему. Как результат, происходит трансформация физической энергии в электрическую.

Во время работы установка не шумит. Высокие показатели мощности. Легко управляемая.

2. Летающий ветрогенератор-крыло

Используется без мачты, генератора, ротора и лопастей. В сравнении с классическими конструкциями, которые функционируют на небольшой высоте при непостоянной силе ветра, а сооружение высоких мачт дело трудоемкое и дорогое, “крыло” таких проблем не имеет.

Его запускают на высоту 550 метров. Выработка электрической энергии составляет 1 мВт в год. Производителем “крыла” является компания Makani Power.

Применение ветрогенераторов

Ветрогенераторы применяются в промышленности и в быту.

Ветроустановки промышленные используются для нужд производства или обеспечения электроэнергией небольших поселков в условиях отсутствия или дефицита электрического снабжения. Устанавливаются на открытой пустынной местности в большом количестве.

Морская ветрогенераторная электростанция

Ветряки, преимущественно простые, предназначены для домашнего использования на дачных участках. В зимнее холодное время для экономии электричества сооружаются на территории жилых домов. Простой ветрогенератор дает энергию в соответствии с количеством ветреных дней.

КПД ветрогенераторов

Для вертикального и горизонтального ветрогенераторов коэффициент полезного действия примерно одинаков. Для вертикальных он составляет 20-30%, для горизонтальных 25-35%.

КПД зависит от типа ветрогенератора и скорости ветра

Некоторые производители увеличивают КПД вертикальных ветряков до 15%, заменяя под

виды, как выбрать, обзор лучших вариантов

Ветряки давно перестали быть экзотической новинкой, сейчас их рассматривают как один из возможных вариантов экономии. Потоки воздуха над земной поверхностью несут в себе огромное количество энергии, которую в настоящее время успешно применяют в промышленных ветротурбинах и малых ветряных установках для частного использования.

Мы расскажем, как правильно выбрать и технически грамотно установить ветрогенератор для частного дома. В предложенной нами статье описаны правила сборки и эксплуатации мини электростанций. Заинтересованным покупателям даны рекомендации по выбору, приведен рейтинг популярных моделей.

Содержание статьи:

Конструкция и принцип работы ветротурбин

Ветровые генераторы представляют собой спецустройства, которые трансформируют кинетическую энергию ветра в электрическую. Это независимые источники электроэнергии, которые отлично подходят для установки в частных жилых домах, на небольших и средних фермерских хозяйствах, производственных базах.

Конструкция стандартной мини-электростанции для бытового использования включает такие функциональные элементы:

1. Лопасти аэродинамической формы для улавливания ветра.
2. Генератор для продуцирования переменного тока.
3. Контроллер для автоматического управления ветряной станцией. Позволяет регулировать подзарядку аккумуляторов, распределяет потоки энергии между устройствами.
4. Накопитель. Специальные аккумуляторные батареи для накопления сгенерированного электричества.
5. Инвертор для приведения параметров вырабатываемой энергии к сетевым стандартам.
6. Мачта, приподнимающая лопасти на определённую высоту над уровнем земли.

Мачты бывают разными: свободностоящие без растяжек, жёстко зафиксированные и поворотные на растяжках. Последние могут опускаться и подниматься для обслуживания, а также проведения ремонтно-восстановительных работ.

Под воздействием ветра лопасти, насаженные на генераторный вал, начинают вращаться, способствуя запуску ротора. В результате происходит преобразование кинетической энергии воздушных потоков в механическую, а потом и в электрическую энергию. Так выглядит сильно упрощённая схема работы ветряка

В действительности энергия от ветряной электростанции напрямую к потребителю не поступает. В системе обязательно должны быть подключены специальные приборы для преобразования электротока.

В цепи после генератора размещается контроллер. Он конвертирует переменный ток в постоянный. В таком виде электричество аккумулируется и сохраняется в батареях, а потом от них через инвертор, который трансформирует постоянный ток в переменный, энергия подаётся в частную электросеть.

Такая схема даёт возможность сгладить нестабильность напряжения, а также накапливать энергию в периоды полного отсутствия потребления. А это, в свою очередь, позволяет задействовать ветряные генераторы меньшей мощности, чем суммарная мощность бытовых электроприборов.

В ходе конвертации электротока по схеме переменный-постоянный-переменный происходят определённые потери энергии, которые составляют примерно 20%

Вместе с автономной ветряной станцией можно устанавливать и солнечные модули, и топливные генераторы.

Если задействовано сразу несколько устройств для получения электричества, схему дополняют ещё одним элементом – автоматическим выключателем (ABP). Он необходим, чтобы при отключении одного источника альтернативной энергии запускался другой – резервный.

В составе современных ветряных станций используются различные конструкции роторов – вращающихся частей. Они имеют свои преимущества и недостатки, разную эффективность и функциональные возможности. В настоящее время существует много разработок автономных систем, способных взаимодействовать с ветрами разной скорости и силы.

Виды ветряных электростанций

По типу потребителей различают автономные ветрогенераторы и установки сетевого назначения. Первые осуществляют энергоснабжение удалённых от центральных электрических сетей потребителей.

Вторые – могут насчитывать несколько десятков/сотен ветряков, которые образуют единую систему и отдают энергию в общую сеть. Мощность автономных агрегатов редко превышает 75 кВт, в то время как мощность сетевых установок стартует с отметки 100 кВт.

В зависимости от типа конструкции различают ветряные генераторы:

• с вертикальной осью вращения;
• с горизонтальной осью вращения.

Эти устройства используются для разных условий эксплуатации, но чаще всего встречаются модели с горизонтальной осью. Они работают как обычные флюгеры и имеют схожее строение. Ось ротора вращается параллельно земной поверхности.

Такие агрегаты отличаются высокими показателями КПД (около 40%), простой регулировкой мощности и более доступной ценой, но также характеризуются высоким уровнем создаваемого шума и вибраций. Помимо этого, их необходимо ориентировать на направление ветра.

Для монтажа ветряка с горизонтальным расположением ротора нужно примерно 120 м свободного пространства и мачта высотой не меньше 8 м

Ветряные генераторы с вертикальной осью вращения имеют более компактную конструкцию, они менее восприимчивы к воздействию факторов окружающей среды.

В устройствах этого типа турбина расположена перпендикулярно по отношению к плоскости Земли. Подобные конструкции запускаются даже от слабого ветра и не зависят от направления движения воздушных потоков.

Низкий уровень создаваемого шума (до 30 дБ) даёт возможность устанавливать вертикальные ветротурбины на крышах зданий

Однако есть и существенный минус – КПД таких генераторов составляет всего 15%. Кроме того, они стоят дороже, чем модели с горизонтальной осью вращения.

Модели ветрогенераторов различаются между собой не только расположением вращательной оси, но и:

• количеством лопастей – бывают ветряки с двумя и тремя лопастями, встречаются и многолопастные модификации;
• материалами изготовления функциональных деталей – с парусными и жёсткими лопастями;
• шагом винта – регулируемый или фиксированный.

Вращение многолопастных стационарных ветряков начинается даже при слабом ветре, а вот для работы двух- и трёхлопастных устройств нужен более сильный ветер. В то же время каждая дополнительная лопасть в конструкции создаёт большее сопротивление колеса, в результате чего становится сложнее достигнуть стандартных рабочих оборотов генератора.

В зависимости от материала изготовления , могут возникнуть определённые сложности в работе. Парусные элементы проще в изготовлении, поэтому и стоят дешевле.

Но если необходимо обеспечить надёжное функционирование ветротурбины для автономного электроснабжения, стоит отдавать предпочтение конструкциям с жёсткими лопастями, изготовленными из металла или армированного стеклопластика.

Что касается шага винта, то здесь также не всё так просто. Изменяемый шаг позволяет заметно расширить диапазон эффективных скоростей для работы ветряной станции и это большой плюс. Но в то же время такой механизм снижает общую надёжность стационарной установки и значительно утяжеляет ветроколесо, усложняя эксплуатацию агрегата.

Целесообразность установки ветрогенератора

Малые ветряные электростанции сегодня широко применяются в качестве альтернативных источников электроэнергии, которые позволяют добиться реальной экономии.

Подобные устройства, как правило, устанавливают на дачных участках, в зонах, удалённых от основных электросетей. Но это не единственная причина, почему люди всё чаще отдают предпочтение конструкциям такого типа.

Владельцы земельных участков успешно используют ветряные генераторы, чтобы добиться полной автономности и существенной экономии электроэнергии

Однако не каждая зона подходит для установки ветротурбины. Чтобы мини-электростанция полноценно функционировала в течение заявленного производителем срока эксплуатации, климатические условия местности должны соответствовать требованиям спецоборудования.

Средняя скорость ветра не должна быть меньше отметки 4,5-5 м/с. Лишь в этом случае монтаж конструкции с ветряком будет экономически оправдан.

Чтобы узнать приблизительные данные о среднегодовой скорости ветра по регионам, необходимо просмотреть специальную карту ветров. Более точную информацию можно получить, используя анемометр и устройство для считывания сигналов.

Измерительную систему нужно установить на большой высоте, чтобы близко расположенные постройки и деревья не искажали результатов.

Если вы решили установить ветряную мини-электростанцию для дома, также следует подумать о наличии свободного пространства. При этом нужно учесть, что ветер должен абсолютно свободно «гулять» по лопастям, ну и без препятствий на своём пути достигать их с разных сторон.

Именно поэтому идеальным местом для установки ветротурбины считаются вершины холмов, где воздушные массы уплотняются с соответствующим увеличением давления и скорости ветра. Также подходящими считаются морские регионы и степная зона.

Чтобы получить полную отдачу от ветряка, его нужно установить в месте, где нет деревьев и высоких зданий

Любые препятствия в радиусе 250 м будут оказывать влияние на . Для получения максимальных показателей КПД необходимо установить ось турбины выше уровня препятствий как минимум на 4-5 м.

Правила выбора оборудования

К подбору ветряного генератора для дома следует подойти ответственно.

Заранее нужно собрать базовую информацию:

1. Рассчитать номинальное и максимальное количество электроэнергии для обеспечения потребностей дома.
2. Просмотреть данные о среднегодовой скорости ветра в зоне проживания, чтобы определить периоды, когда ветряк будет бездействовать.
3. Учесть климатические особенности местности. Если в зимнее время года отмечаются сильные морозы, установка ветряной станции себя не оправдает.
4. Выяснить интенсивность создаваемого шума при работе ветрогенераторов.
5. Провести сравнение технических характеристик устройств от разных производителей.

Подбор комплектующих функциональных элементов для ветроэнергетической установки производят по номинальному значению мощности. При этом играет роль и номинальная скорость ветра – значения, при которых ветрогенератор вырабатывает расчётное количество электрической энергии.

Если максимальную мощность установка выдаёт при скорости ветра 11 м/с, а в вашей местности средний показатель достигает отметки 4,5 м/с, ветряк не будет вырабатывать заявленное производителем количество энергии

Акцентировать внимание нужно и на том, что мощность ветряного генератора зависит от диаметра колеса, сформированного лопастями. При увеличении размеров в 2 раза ветряк при той же скорости ветра будет производить в 4 раза больше электричества.

Также важна ёмкость аккумуляторных батарей. На случай безветрия в них должно быть достаточно энергии, чтобы обеспечить дом.

Монтаж частной ветряной мини-электростанции лучше доверить компании, которая специализируется на выполнении такого рода работ. Главная цель – обеспечить максимальную безопасность. Габаритная конструкция ветряка должна гарантировано сохранять устойчивость даже в случае экстремальных погодных условий

Маломощные модели ветрогенераторов с лёгкими невысокими мачтами можно установить самостоятельно. Центральную опору обязательно монтируют на укреплённом железобетонном фундаменте. Для боковой устойчивости конструкции используют 3-4 растяжки.

Примерные цены и окупаемость ветрогенераторов

Популярность ветряных агрегатов растёт с каждым днём. Ими выгодно оборудовать большие и дорогие коттеджи, на содержание которых требуется много электрической энергии.

Целесообразно устанавливать ветряки и в населённых пунктах, где отсутствует централизованное электроснабжение или подача электроэнергии производится с постоянными перебоями.

Именно в таких случаях на помощь придут ветрогенераторы, использование которых имеет ряд преимуществ:

• трансформация энергии воздушных потоков в бесплатное электричество;
• экологическая безопасность ветротурбин;
• отсутствие сырья и отходов при производстве электроэнергии;
• минимальный износ функциональных деталей;
• длительный срок эксплуатации – 25-30 лет;
• нет необходимости постоянно контролировать работу ветростанции.

К недостаткам относят переменчивость и непредсказуемость силы ветра. Чтобы минимизировать потери, нужно дублирование источника или же монтаж дополнительного буфера для накопления энергии. Также вращающееся ветроколесо представляет потенциальную угрозу для летящих птиц.

Ветряные электростанции создают шум, сравнимый с шумом автотранспорта при движении со скоростью около 70 км/час. Повышенный уровень шума не только отпугивает животных, но и доставляет дискомфорт людям

Ещё один существенный минус ветроустановок для бытового использования – высокая стоимость. Эти громоздкие конструкции изготовляются из дорогостоящих материалов, в комплекте имеют контроллер, аккумуляторы, инверторную установку и мачту.

Следует отметить, что бытовые ветрогенераторы от российских производителей, а также качественные ветряные установки, выпускаемые в Китае, стоят намного дешевле, чем европейские аналоги. Стоимость отечественных ветряков с вертикальной осью номинальной мощностью до 2 кВт варьируется в диапазоне 1300-2500$.

Но при такой цене комплектация включает лишь генератор с лопастями. Остальное оборудование придётся приобрести отдельно или . Полнокомплектные установки стоят дороже примерно на 40-50%.

Цена ветряных станций для домашнего использования мощностью от 3 кВт до 7 кВт намного выше. Такие генераторы с сопутствующим оборудованием обойдутся покупателю в 5000-12000$.

В настоящее время применение ветряных установок в качестве альтернативы централизованному электроснабжению нерентабельно из-за высокой стоимости оборудования

И даже когда присутствуют перебои в подаче сетевого электричества, ветрогенератор устанавливать целесообразно не всегда. Проще и дешевле обойдётся смонтировать систему бесперебойного питания на базе промышленных аккумуляторов в сочетании с ИБП.

Есть смысл монтировать ветроэнергетическую установку в местах, где доступ к централизованной энергоподаче полностью отсутствует. Период окупаемости в этом случае составляет 25 лет.

Перед приобретением компонентов для сборки и установки ветряного генератора энергии желательно провести , приведенным в рекомендуемой нами статье. Здесь же вы найдете порядок и правила выполнения вычислений.

Обзор лучших брендов и установок

На российском рынке ветряных генераторов представлены как надёжные относительно недорогие устройства отечественных брендов, так и различные по функциональности модели ветряков от зарубежных производителей. Чтобы определиться с выбором установки для дома, нужно сравнить характеристики разных агрегатов.

№1 — ветрогенераторы Condor Home (Россия)

Серия ветряков для домашнего использования включает устройства мощностью 0,5-5 кВт. Они могут служить основным источником электричества или дополнительным. Станции Condor Home адаптированы для эксплуатации в условиях низких температур, способны продуцировать энергию даже при слабом ветре.

В зависимости от модели, корпус генератора изготовлен из пластика или литого алюминия, лопасти – из стеклопластика. Присутствует эффективная двойная система торможения. Мачта составная, на растяжках, имеет высоту 8-12 м. Для установки этих агрегатов нужен свайный или бетонный фундамент.

Домашние ветряные генераторы Condor Home – полностью готовые продукты, для работы с которыми не нужны специальные знания или технические навыки. Устройства предназначены для электрификации как отдельно стоящих построек, так и маленьких населённых пунктов в составе ветряных электростанций

Базовая комплектация включает мачту и растяжки, генератор, ротор и лопасти, контроллер заряда, крепёжные элементы.

№2 — мини-электростанции Falcon Euro (Россия)

Представляют собой высокотехнологичные вертикально-осевые ветряные генераторы мощностью 1-15 кВт. Применяются для основного/резервного питания потребителей, удалённых от линий электропередач. Могут быть использованы в составе комплекса с солнечными панелями и топливным генератором.

Ветряки оснащены мощными неодимовыми магнитами. Стартовая скорость ветра для запуска установки составляет 1,5 м/с, номинальная скорость – 11 м/с. Установленный аэродинамический тормоз способствует ограничению оборотов колеса. Заявленный срок эксплуатации от производителя – 20 лет, заводская гарантия на мини-электростанции – 36 месяцев.

Ветрогенераторы Falcon Euro отличаются надёжностью в эксплуатации и неприхотливостью в обслуживании. С помощью устройств этой серии легко решить проблемы электроснабжения локальных, а также островных объектов

В базовый комплект установки Falcon Euro включены несколько функциональных элементов: ветроколесо, генератор и контроллер, мачта, закладные детали. Инверторная установка и аккумуляторные батареи подбираются отдельно.

№3 — ветряные агрегаты Sokol Air Vertical (Россия)

Малые ветроэнергетические установки данного бренда могут обеспечить электричеством и небольшие коттеджи, и средние предприятия. Для бытового использования выпускаются устройства SAV мощностью 0,5-15 кВт.

Они характеризуются высокой эффективностью при слабых ветрах, бесперебойно функционируют при низких и высоких температурах в диапазоне от -50 °C до +50 °C, отличаются низким уровнем создаваемого шума и стойкостью к внешним воздействиям.

Генерация электроэнергии агрегатами Sokol Air Vertical не зависит от направления ветра. Вертикально-осевые установки работают в автоматическом режиме без обслуживающего персонала. В конструкции предусмотрена электромагнитная и аэродинамическая система торможения для ограничения оборотов ветроколеса.

Лопасти изготовлены из армированного полиэфира или авиационного алюминия (в зависимости от модели), имеют самораскручивающийся профиль. Генератор – многополюсный трёхфазный с возбуждением от постоянных магнитов.

Ветряки Sokol Air Vertical выдают номинальную мощность при показателях 7-8 м/c, что позволяет использовать их в регионах с низкой среднегодовой скоростью ветра

В базовую комплектацию ветряной электростанции входят: ветроустановка с контроллером заряда аккумуляторов, мачта с растяжками, монтажный набор. Инвертор и аккумуляторы подбираются по техническому заданию отдельно.

№4 — ветрогенераторы Energy Wind (Россия)

Покупателям доступны одно- и трёхлопастные модели продуктов универсального применения мощностью 1-10 кВт. Эти ветряки прекрасно подходят для создания проектов обеспечения электричеством частных жилых домов и коттеджей.

Основу установок Energy Wind составляют прочные лопасти из армированного стекловолокна, окрашенные автоэмалью, и надёжная система вывода из воздушного потока. Эти агрегаты с горизонтальной осью вращения стабильно работают при температурах от -40 до +40 градусов по шкале Цельсия.

Минимальная рабочая скорость ветра – 2 м/с, при некоторых положениях лопасти – 3 м/с, рекомендуемая высота мачты – 8-20 м. Средний срок эксплуатации установок российского бренда составляет 25 лет, официальная гарантия от производителя – 3 года.

Ветрогенераторы Energy Wind не требуют постоянного ухода или техобслуживания, что способствует быстрому реинвестированию вложенных финансовых средств

Базовая комплектация установок включает электрогенератор на постоянных магнитах с узлом крепления к мачте и поворотным механизмом, лопасти, комплект крепёжных элементов для сборки ветроустановки. Мачту, а также контроллер, инвертор и батареи для накопления электроэнергии нужно приобрести отдельно.

№5 — ветряки Altek EW (Китай)

Вид ветротурбин – с горизонтальной осью вращения. Устройства номинальной мощностью от 1 кВт до 10 кВт отлично подходят для решения задач электрообеспечения загородных жилых домов и дач.

Защитный кожух ветряков Altek EW изготовлен из алюминиевого сплава, что существенно облегчает конструкцию. Функциональные металлические части генератора покрыты кремнием для термостойкости.

Лопасти изготовлены из фиброармированного пластика. Стартовая скорость ветра для запуска бытовых агрегатов китайского бренда составляет 2,5 м/с, номинальная скорость – 12 м/с.

Ветрогенераторы Altek EW – одни из самых доступных устройств для выработки электричества, которые представлены на современном рынке альтернативной энергетики

В состав базовой комплектации включены лопасти, генератор и контроллер. Остальные функциональные элементы для ветряка необходимо докупить.

Если стоимость комплекта заводского производства покажется вам излишне высокой, есть смысл соорудить . В рекомендуемой нами статье описано изготовление полезного в хозяйстве агрегата из стиральной машинки.

Выводы и полезное видео по теме

Перспективы использования ветроэнергетических установок:

Принцип функционирования современных ветровых турбин. Как энергия ветра преобразуется в электричество:

Даже сегодня использование ветрогенераторов требует постоянного развития. Возможности и долгосрочные перспективы этого альтернативного способа выработки электроэнергии многообещающие. Однако нужны определённые меры как со стороны производителей оборудования, так и от администраций населённых пунктов.

Установка малых ветряных генераторов для частных домохозяйств проблему энергоснабжения в регионах полностью не решит. Но для отдельных владельцев участков данный вариант может стать выходом из положения.

Расскажите о собственном опыте в выборе или установке ветряка на загородном участке. Пишите, пожалуйста, комментарии, размещайте фото и задавайте вопросы в расположенном ниже блоке. Делитесь технологическими тонкостями и полезными сведениями, которые пригодятся посетителям сайта.

Как рассчитать мощность ветрогенератора

От штиля до урагана

Прежде чем перейти к разговору о том, как сделать точный расчёт ветрогенератора, познакомимся с простейшей схемой определения силы ветра. Выйдите в чистое поле или на опушку леса в тихий солнечный день сентября. Дымок от вашего костра поднимается вертикально, деревья не шелохнутся. И лишь осиновые листья еле вздрагивают, словно испугались вашего взгляда. Воздух затих, словно отдыхает перед предстоящей большой работой. Полный штиль. Теперь – внимание.

1. Через несколько минут дымок заметно начал отклоняться в сторону, вы ощутили мимолётно-нежное прикосновение воздуха к вашему лицу. Ветром такое явление назвать ещё трудно, но движение явно началось. Знайте – скорость в данный момент составляет от 30 сантиметров до одного метра в секунду. Английский адмирал Бофорт назвал такое движение тихим ветерком.
2. Прошло ещё полчаса и зашелестели листья, закачалась трава, лицо ощутило еле уловимую прохладу воздуха. Скорость его движения составила уже до 3 метров в секунду – это лёгкий ветер по знаменитой шкале Бофорта.
3. Заколыхались тонкие веточки деревьев, затрепетали листочки, всё ниже пригибается степной ковыль, ваш костёр уже заметно раздувается и ярче горит, дым стелется к земле. Скорость уже доходит до 5 метров – слабый ветер начал резвиться у вас на глазах.
4. А вот и верхушки деревьев ожили, зашептались громче ветви, начала подниматься пыль на степной дороге. Скорость доходит до 8 метров. Уже на угнаться за движением воздуха даже босиком. Сдержанно набрал свою силу и пока сохраняет её до определённого времени умеренный ветер.
5. Терпению его приходит конец и начинают сильнее колебаться ветки, закачались стволы деревьев, ветер достигает скорости почти 11 метров в секунду и превращается в свежий.
6. Сдержанно загудел лес, начали посвистывать провода на столбах, закачались толстые ветки и стволы. Ветер успевает преодолеть расстояние 14 метров в секунду и приобретает характеристику сильного.
7. Дружно закачались под напором воздуха все стволы деревьев, лес заглушает голоса, идти против ветра уже затруднительно. Знайте – скорость достигла 17 метров и ветер приобрёл крепкий характер.
8. Раскачались все деревья с такой силой, что начали ломаться небольшие ветки, ходить почти невозможно, хочется приникнуть к земле и ползти в укрытие. Значит скорость достигла 20 метров и ветер уже имеет очень крепкий характер.
9. За короткое время передвижение воздуха набирает силу. На улицах города находиться опасно: летят предметы, сносит старые крыши. В лесу с треском ломаются и летят толстые ветки, волна в море поднимает и опускает корабли на 3-4 метра вниз-вверх, скорость ветра достигла 24 метров в секунду. По определению адмирала Бофорта это уже начался шторм.
10. Деревья не выдерживают натиска, с оглушительным треском ломаются, многие вырываются с корнем, рушатся старые здания, летят крыши как огромные птицы смерти, ветер преодолевает за секунду 28 метров – сильный шторм.
11. Начались массовые разрушения сооружений, колобками катятся автомашины, ветер сметает всё на своём пути, волна на море достигает высоты более пяти метров и корабль бросает, как щепку, в десятиметровую пропасть и снова выносит на поверхность, прижимая матросов к палубе с неимоверной силой. Ветер превышает скорость 30 метров в секунду. Вступил в свои права жестокий шторм.
12. И, наконец, (не дай Бог никому его испытать ни на море, ни на суше), — ураган, когда разрушительный ветер превышает 33 метра в секунду. Всё сметается с лица земли, море свирепеет и треплет корабль, как голодный волк ягнёнка.

Вот мы и познакомились с характеристиками движения воздуха от штиля до урагана, которые названы в честь автора шкалой Бофорта. Это 12-балльная шкала скорости ветров. Теперь мы можем визуально определять скорость ветра и брать его за основу, когда надо сделать расчет мощности ветрогенератора.

При расчете ветряка основным параметром выступает скорость ветра. Для каждого ветрогенератора этот параметр индивидуален. В большинстве установок лопасти приводятся в движение при воздействии на них ветра от 2 м/с. И только при 7-11 м/с (с учетом самой установки) КПД ветряка будет максимальным. Первая скорость – начальная, вторая – номинальная. Оба этих параметра указываются производителем на упаковке каждой модели ветряка.

Альтернативная энергия своими руками – это вполне реально. Так, чтобы делать расчет мощности ветрогенератора, сначала придется проанализировать скорость ветра в вашем регионе. Для этого придется потратить не один месяц. Максимально вероятные параметры скорости ветра не вычислить за 1-2 раза. Потребуется сделать десятки замеров. Если времени на такие исследования нет, то можно запросить данные у местной метеостанции.

Чтобы электроэнергия вырабатывалась постоянно, при расчете необходимо учитывать среднюю скорость ветра в конкретном регионе. Ее можно узнать даже из прогноза погоды или изучив карту ветров. Номинальную скорость рекомендуется измерять специальными приборами прямо на участке, где будет располагаться ветряк. Это важно, поскольку дом может находиться на возвышении или, наоборот, в низине, где ветра практически нет.

Расчет мощности ветряка

Перед тем как своими руками сделать ветрогенератор, необходимо рассчитать его мощность. Ее приравнивают к мощности ветрового потока, который «гуляет» по конкретной местности. Для этого используют такую формулу:

P = r · V³ · S/2,

где r – показатель плотности воздуха (1,225 кг/м³), V – значение, отражающее с какой скоростью движется поток (м/с), S – площадь потока (м²).

Чтобы рассчитать ветрогенератор, можно для примера взять площадь винта в 3 м², а скорость ветра – 10 м/с. Тогда получится следующее значение: 1,225 · 10³ · 3/2 = 1837,5 Вт. Что касается винтов, то для небольшого дома их радиус должен быть хотя бы 3-4 м. Тогда диаметр ограничивается значениями в 6-8 м. Такие параметры используются, если ветряк должен обеспечивать электроэнергией весь дом, т. е. его применяют в качестве основного, а не дополнительного источника.

В рассчитанной мощности ветрового потока не были учтены потери. Конечное значение будет еще несколько ниже. Для получения точного результата его умножают на коэффициент, равный:

• 35-45% – для ветрогенераторов с 3 горизонтальными лопастями;
• 15-25% – для ветряков типа Савониус с вертикальными лопастями.

С учетом коэффициента использования энергии ветра мощность ветрогенератора может составить 1837,5 · 40% = 735 Вт (для горизонтальной установки) и 1837,5 · 20% = 367,5 Вт.

На следующем шаге расчета должен быть учтен еще КПД самого генератора, равный:

• 80% – для установок, в основе работы которых лежат магниты;
• 60% – для генератора с электровозбуждением.

Тогда для ветряка с горизонтальными лопастями требуемая мощность составит 735 · 80% = 588 Вт. Еще 20% из этого значения вычитаются на потери в контроллерах, проводах и диодном мосту. Тогда от изначального значения в 1837,5 Вт остается 588 – 20% = 470,4 Вт.

Так, при расчете мощности ветрогенератора для дома и дачи ожидаемое значение можно смело делить пополам. Лучше сразу проектировать установку в 2 раза мощнее, чем требуется по расчетам. Так вы компенсируете все недостатки, включая те или иные свойства используемых материалов и нюансы сборки в домашних условиях. Такой ветрогенератор будет обеспечивать ваше жилище необходимой электроэнергией без перебоев.

Расчет самодельного ветрогенератора — примеры расчета

Методика расчета мощности ветроколеса ветрогенератора относительно точная и довольно простая. 3- Скорость ветра в кубе м/с

Дополнительно формула расчета площади круга S=πr2, где

π- 3,14

r- радиус окружности в квадрате

К примеру если взять площадь винта 3кв.м. и посчитать мощность на ветре 10 м/с, то получится 0,6*3*10*10*10=1800ватт. Но это мощность ветрового потока, а винт заберет часть мощности, которая в теории может достигать 57%, но на практике для горизонтальных трехлопастных ветрогенераторов этот параметр 35-45%. А для вертикальных типа Савониус 15-25%.

Тогда в среднем для горизонтального трехлопастного винта коэффициент использования энергии ветра поставим 40% и посчитаем, 1800*0,4= 720 ватт. Винт заберет 720 ватт у ветра, но еще есть КПД генератора, который у генераторов на постоянных магнитах примерно 0,8 , а с электровозбуждением 0,6. Тогда 720*0,8=576 ватт.

Но на практике все может быть гораздо хуже, так-как генератор не во всех режимах работы имеет высокий КПД, так-же eсть потери в проводах, на диодном мосту, в контроллере, и в аккумуляторе. Поэтому можно скинуть смело еще 20% мощности и останется примерно 576-20%=640,8 ватт.

У вертикального ветрогенератора это параметр будет еще меньше так-как во-первых КИЭВ всего 20%, а так-же мультипликатор, КПД которого 70-90%. Тогда изначальные из 1800 ватт мощности ветра лопасти отнимут 1800*0,2=360ватт. Минус КПД генератора 0,8 и мультипликатора 0,8 равно 360*0,8*0,8=230,4ватт. И еще минус 20% на потери в проводах, диодном мосту, контроллере и АКБ., и останется 230,4-20%=183,6ватт.

Из реальной жизни практический расчет мощности ветрогенератора.

Эту формулу можно встретить на многих форумах и сайтах по ветрогенераторам. Для проверки формулы я хочу сравнить реальные данные двух ветрогенераторов небольшой мощности с почти одинаковыми по площади винтами, но один горизонтальный, а второй вертикальный.

>

На фото два реальных самодельных ветрогенератора, первый горизотальный трехлопастной с диаметром винта 1,5м. , второй вертикальный шириной 1м высотой 1,8м. Не считая данные сразу напишу что мощность горизонтального на ветру 10м/с около 90 ватт, и вертикального 60ватт. КИЭВ первого так-как лопасти сделаны на глазок наверно 0,3 , а второго вертикального вроде хорошо сделанного 0,2.

Теперь вычислим площадь винта ометаемую ветром, для первого это 1,76м, для второго вертикального 1,8м.

значит для горизонтального 0,6*1,76*10*10*10=1056*0,3*0,8-20%=202ватт.

значит для вертикального 0,6*1,8*10*10*10=1080*0,2*0,8-20%=138ватт.

Получились вот такие теоретические данные, но зная реальные становится становится понятно что КИЭВ обоих ветрогенераторов и КПД их генераторов далек от хороших показателей. В таком случае для большинства самодельных генераторов, которые делаются на глазок без расчетов можно смело скидывать еще 50% и получить в итоге реальную ожидаемую мощность от ветроустановки с ветроколесом определенной площади.

Реальная мощность самодельного ветрогенератора.

Горизонтальный ветрогенератор мощностью 202ватт.-50%=101ватт, а реальных 90ватт.

Вертикальный ветрогенератор мощностью 138ватт.-50%=69ватт,а реальных 60ватт.

Уже продолжительное время интересуясь ветрогенераторами я сделал ( может и ошибочный) вывод что большинство самодельных ветроустановок далеки от заводских аналогов. Только лишь с применением точных расчетов можно добиться высокого КПД всей ветроустановки и это удается не многим.

А с большинства самодельных ветрогенераторов можно при расчете мощности смело скидывать половину ожидаемой мощности и сразу делать ветрогенератор в два раза мощнее чем нужен, чтобы компенсировать все недочеты домашней сборки и применяемых материалов.

% PDF-1.4
%
798 0 объект
>
endobj

xref
798 120
0000000016 00000 н.
0000003257 00000 н.
0000003359 00000 п.
0000004661 00000 п.
0000005205 ​​00000 н.
0000005815 00000 н.
0000005929 00000 н.
0000006041 00000 н.
0000006126 00000 н.
0000006754 00000 н.
0000007255 00000 н.
0000007853 00000 п.
0000010201 00000 п.
0000011342 00000 п.
0000012099 00000 н.
0000012171 00000 п.
0000012258 00000 п.
0000012850 00000 п.
0000013503 00000 п.
0000016460 00000 п.
0000018621 00000 п.
0000018766 00000 п.
0000019186 00000 п.
0000019499 00000 н.
0000019526 00000 п.
0000019827 00000 н.
0000020380 00000 п.
0000020854 00000 п.
0000023825 00000 п.
0000023973 00000 п.
0000024517 00000 п.
0000025004 00000 п.
0000025578 00000 п.
0000028892 00000 п.
0000029037 00000 н.
0000032507 00000 п.
0000035704 00000 п.
0000035785 00000 п.
0000036384 00000 п.
0000041743 00000 п.
0000042034 00000 п.
0000042189 00000 п.
0000046613 00000 п.
0000046757 00000 п.
0000050754 00000 п.
0000050792 00000 п.
0000055461 00000 п.
0000055490 00000 н.
0000060410 00000 п.
0000060480 00000 п.
0000060509 00000 п.
0000060622 00000 п.
0000060746 00000 п.
0000060816 00000 п.
0000060897 00000 п.
0000061504 00000 п.
0000061801 00000 п.
0000061959 00000 п.
0000061986 00000 п.
0000062287 00000 п.
0000062357 00000 п.
0000062438 00000 п.
0000063035 00000 п.
0000063320 00000 п.
0000063475 00000 п.
0000063502 00000 п.
0000063802 00000 п.
0000072782 00000 п.
0000083643 00000 п.
0000089696 00000 п.
0000096790 00000 н.
0000103416 00000 н.
0000111459 00000 н.
0000116403 00000 н.
0000123030 00000 н.
0000129178 00000 н.
0000136081 00000 н.
0000140041 00000 н.
0000182233 00000 н.
0000224425 00000 н.
0000305431 00000 н.
0000361142 00000 н.
0000367426 00000 н.
0000431957 00000 н.
0000432321 00000 н.
0000432693 00000 п.
0000432814 00000 н.
0000432960 00000 н.
0000433323 00000 п.
0000433444 00000 н.
0000433590 00000 н.
0000433665 00000 н.
0000433923 00000 п.
0000433998 00000 н.
0000434262 00000 п.
0000434337 00000 п.
0000434601 00000 п.
0000434676 00000 н.
0000434938 00000 п.
0000435013 00000 н.
0000435277 00000 н.
0000435352 00000 п.
0000435620 00000 н. `X &

Ветровая энергия

Теоретически можно рассчитать мощность в движущемся воздухе или ветре

P = ρ A v ³ /2

= ρ π d ² v ³ /8 (1)

где

P = мощность (Вт)

ρ = плотность воздуха (кг / м ^{) 3} )

A = площадь ветряной мельницы, перпендикулярная ветру (м ² )

v = скорость ветра (м / с)

π = 3.14 ….

d = диаметр ветряной мельницы (м)

Имейте в виду, что плотность воздуха уменьшается с температурой и высотой, и что основным фактором в выработке энергии ветра является скорость ветра .

• Увеличение скорости ветра на 20% увеличит выработку электроэнергии на 73%.

Теоретическая и номинальная выработка энергии ветра от типичной ветряной мельницы показана на «кривой скорости ветра-мощности» ниже. Скорость ветра при включении, номинальная скорость ветра, скорость ветра при отключении и номинальная мощность для ветряных мельниц с КПД 20% и 40% .

Фактическая доступная мощность

Фактическая доступная энергия ветра может быть рассчитана

P _a = ξ ρ A v ³ /2

ξ ρ π d ² v ³ /8 (2)

где

ξ = КПД мельницы (как правило, менее 0.4 — или 40%)

Пример — ветряная энергия

Фактическая доступная мощность ветряной мельницы диаметром 1 м , КПД 0,2 (20%) — при скорости ветра 10 м / с — можно рассчитать как

P _a = (0,2) (1,2 кг / м ³ ) π (1 м) ² (10 м / с) ³ /8

= 94,2 Вт

Связанные мобильные приложения из Engineering ToolBox

— бесплатные приложения для автономного использования на мобильных устройствах.

Онлайн-калькулятор энергии ветра

Калькулятор ниже можно использовать для расчета доступной мощности от ветряной мельницы:

Выработанная ветровая энергия

Энергия, вырабатываемая с течением времени, зависит от потенциальной выработки энергии ветряной мельницей (как указано выше) — и как часто или сколько часов дует ветер — или, что более научно — «частотное распределение скорости ветра» в фактическом месте.

Общее количество энергии, произведенной за год, можно рассчитать, суммируя выработку электроэнергии для всех скоростей (в диапазоне от фактической скорости включения ветряной мельницы до скорости остановки), умноженной на число.часов ветер дует с реальной скоростью.

Типичная диаграмма частотного распределения скорости ветра с энергией, производимой с различными скоростями, показана ниже.

Национальные ветряные часы | Выход промышленной ветряной электростанции

См. Также Wind Watch Wiki: Energy, Capacity factor

Что такое мегаватт или мегаватт-час?

Производители измеряют максимальную или номинальную мощность своих ветряных турбин по выработке электроэнергии в мегаваттах (МВт). Один МВт эквивалентен одному миллиону ватт.

Производство электроэнергии с течением времени измеряется в мегаватт-часах (МВтч) или киловатт-часах (кВтч) энергии. Киловатт — это тысяча ватт. Производство электроэнергии из расчета 1 МВт за 1 час составляет 1 МВтч энергии.

Какова мощность ветряных турбин?

General Electric (GE) выпускает когда-то широко использовавшуюся модель мощностью 1,5 мегаватта. 1,5 МВт — это его номинальная или максимальная мощность, при которой он будет производить мощность, когда скорость ветра находится в идеальном диапазоне для этой модели, от 27 до 56 миль в час.Турбины сейчас обычно в пределах 2-3 МВт.

От чего зависит, сколько энергии может производить ветровая турбина?

Энергия вырабатывается за счет энергии ветра, поэтому мощность турбины определяется ее способностью улавливать эту энергию и преобразовывать ее во вращающий момент, который может повернуть генератор и подтолкнуть электроны в сеть. Более высокая башня обеспечивает доступ к более устойчивым ветрам, а более крупные лопасти улавливают больше энергии ветра. Для более крупного генератора требуются большие лопасти и / или более сильный ветер.

Сколько энергии вырабатывают ветряные турбины?

Каждая ветряная турбина имеет диапазон скоростей ветра, обычно от 30 до 55 миль в час, при котором она будет работать с номинальной или максимальной мощностью. При более низких скоростях ветра производительность резко падает. Если скорость ветра уменьшается вдвое, выработка электроэнергии снижается в восемь раз. Поэтому в среднем ветряные турбины не вырабатывают почти своей мощности. По оценкам отрасли, годовой объем производства составляет 30-40%, но реальный опыт показывает, что годовой объем производства в размере 15-30% от мощности является более типичным.

При коэффициенте мощности 25% турбина мощностью 2 МВт будет производить

2 МВт × 365 дней × 24 часа × 25% = 4380 МВтч = 4380 000 кВтч

в год.

Что такое «коэффициент мощности»?

Коэффициент мощности — это фактическая выработка за период времени как доля от максимальной мощности ветряной турбины или установки. Например, если турбина мощностью 1,5 МВт вырабатывает электроэнергию в течение одного года со средней мощностью 0,5 МВт, ее коэффициент мощности составляет 33% для этого года.

Каков типичный коэффициент мощности промышленных ветряных турбин?

Средний коэффициент мощности для 137 U.Отчетность по проектам S. wind Энергетическому информационному агентству в 2003 г. составила 26,9%. В 2012 году он составил 30,4%. По данным EIA, общий коэффициент использования мощности для стран ЕС-27 в 2007 году составил 13%.

В чем разница между коэффициентом мощности и доступностью?

Ветряная турбина может быть «доступна» в течение 90% или более времени, по крайней мере, в первые годы эксплуатации, но ее мощность зависит только от ветра. Без ветра это как велосипед, на котором никто не ездит: доступен, но не крутится.

«Коэффициент мощности» турбины — это ее фактическая средняя мощность как часть ее полной мощности. Обычно это от 15% до 35%.

Ветровые турбины работают 30% времени или 90%?

Ни то, ни другое. Первая цифра представляет собой теоретический коэффициент мощности, количество энергии, фактически произведенной за год, как часть максимальной мощности турбин. Вторая цифра — это доступность, количество времени, в течение которого турбина не останавливается. Ни одна из цифр не отражает количество времени, в течение которого ветряная турбина фактически вырабатывает электричество.

Сколько времени ветряные турбины вырабатывают энергию?

Ветровые турбины вырабатывают электроэнергию, когда они не отключены для обслуживания, ремонта или поездок, а скорость ветра составляет от 8 до 55 миль в час. Однако ниже скорости ветра около 30 миль в час количество вырабатываемой энергии очень мало. Ветровые турбины производят со средней скоростью около 40% времени или выше. И наоборот, около 60% времени они производят мало энергии или не производят ее совсем.

Одинаковы ли коэффициент мощности и эффективность?

№Эффективность — это мера того, какая часть кинетической энергии ветра преобразуется в электрическую. В процессе преобразования неизбежно происходит потеря энергии. Даже когда ветряная турбина вырабатывает энергию с максимальной мощностью, вырабатываемая электрическая энергия составляет лишь часть энергии ветра. (В лучшем случае это около 50%, что обычно достигается до выработки на полную мощность.) Эффективность — это вопрос инженерии и ограничений физики и обычно не имеет отношения к нормальному обсуждению.

Коэффициент мощности — это мера фактической мощности ветряной турбины, которая изменяется в зависимости от скорости ветра в течение определенного периода времени.

Сколько домов может приводить в действие ветряная турбина?

Сторонники

часто выражают прогнозируемую мощность как «достаточно для питания домов размером x ». По данным Агентства энергетической информации, среднее домохозяйство в США потребляет 888 кВтч в месяц или 10 656 кВтч в год. Средняя турбина мощностью 1,5 МВт (коэффициент мощности 26,9%) будет производить столько же электроэнергии, сколько используется почти 332 домохозяйствами в течение года.

Однако следует помнить, что ветровая энергия является непостоянной и изменчивой, поэтому ветряная турбина вырабатывает мощность со среднегодовой скоростью или выше ее только в 40% случаев. То есть в большинстве случаев это , а не , обеспечивая среднюю мощность для среднего количества домов. И времена сильного ветра редко совпадают с временами фактического спроса в сети.

Следует также помнить, что на бытовое использование приходится только треть нашего общего потребления электроэнергии.

Как изменчивость ветра влияет на надежность ветроэнергетики?

Производство ветряной турбины обычно выражается как среднегодовое значение, что маскирует ее очень изменчивую мощность. Но поскольку производство резко падает при падении скорости ветра (в восемь раз на каждое уменьшение скорости ветра вдвое), большую часть времени ветряная турбина производит значительно ниже своего среднего уровня. Средняя скорость вывода или более наблюдается только около 40% времени.

Как переменная мощность ветра влияет на сеть?

Ветряная турбина, вырабатывающая энергию, реагирует на ветер, который даже на «лучших» участках резко меняется от часа к часу и от минуты к минуте.Однако сетка должна отвечать требованиям пользователей. Поскольку сетевые диспетчеры не могут контролировать производство энергии ветра больше, чем они могут контролировать спрос пользователей, ветровые турбины в сети не способствуют удовлетворению спроса. Подавая мощность в сеть, они просто добавляют еще один источник колебаний, который сеть должна уравновесить.

См. Также периодичность в FAQ «Сетке».

Что такое кредит мощности ветроэнергетики?

Ветровая энергия имеет очень низкий «кредит мощности», то есть ее способность заменять другие источники энергии.Например, в Великобритании, которая может похвастаться самой ветреной страной в Европе, Королевская инженерная академия прогнозирует, что 25000 МВт ветровой энергии сократят потребность в обычной мощности на 4000 МВт, что составляет 16% кредита на мощность. Два исследования, проведенных в Германии, показали, что 48 000 МВт ветровой энергии позволят снизить традиционную мощность всего на 2 000 МВт, что составляет 4% кредита (как описано в «Отчет о ветре за 2005 год», Eon Netz). Аналогичным образом Irish Grid подсчитала, что 3500 МВт ветровой энергии могут заменить 496 МВт обычной энергии, что составляет 14% кредита, и что по мере добавления новых ветряных турбин их кредит мощности приближается к нулю.В марте 2005 года Управление энергетических исследований и разработок штата Нью-Йорк обнаружило, что береговая ветроэнергетика будет иметь 10% -ный кредит мощности, исходя из теоретического коэффициента мощности 30%. (См. Некоторые из этих и других документов здесь, в Национальной службе ветра.)

Сколько резервной мощности требуется для ветровой энергии?

По словам Эона Нетца, одного из четырех управляющих сетью в Германии, с установленной на его территории ветроэнергетической мощностью 7 050 МВт в конце 2004 г., объем необходимого резервного копирования составил более 80%, что являлось максимальной наблюдаемой мощностью. от всех их ветроэнергетических установок вместе.То есть на каждые 10 МВт ветровой энергии, добавленной к системе, в этом случае также должно быть выделено не менее 8 МВт резервной мощности.

Другими словами, ветру требуется 100% резервирование максимальной мощности.

Разве единица электроэнергии, произведенной ветряными турбинами, не сокращает единицу электроэнергии из другого источника?

Поскольку сеть должна постоянно уравновешивать спрос и предложение, да, она должна сокращать предложение откуда-то еще, когда ветер поднимается достаточно, чтобы начать производство электроэнергии.

Если в системе присутствует гидроэлектроэнергия, это, скорее всего, источник, который будет сокращен, потому что он может быть включен и выключен наиболее легко.Некоторые газовые установки также могут быстро включаться и выключаться (хотя и за счет повышения эффективности, т. Е. Сжигания большего количества топлива). В противном случае мощность установок сжигания топлива снижается или она переключается с генерации на резерв. В любом случае он по-прежнему сжигает топливо.

Могут ли ветряные турбины помочь избежать отключений электроэнергии?

Нет. Сами ветровые турбины для работы нуждаются в электроэнергии. Их тоже вырубает затемнение. Если они обеспечивали электроэнергию в то время, эта потеря усугубляет эффект затемнения.

В чем разница между большими и маленькими турбинами?

Малые турбины предназначены для непосредственного питания дома или другого здания. Их регулируемая мощность уравновешивается аккумуляторной батареей и дополняется сетью или резервным генератором на месте.

Большие турбины предназначены для питания самой сети. Переменная мощность больших ветряных турбин усложняет балансирование спроса и предложения, поскольку в сети нет крупномасштабного хранилища.

Топ 28 стартапов в области ветроэнергетики

1

Страна: Индия | Финансирование: $ 2B
ReNew Power — ветроэнергетическая компания, базирующаяся в Индии.ReNew Wind Power разрабатывает несколько ветряных проектов, в том числе ветряную электростанцию ​​мощностью 25 мегаватт в Гуджарате и

2

Страна: Бразилия | Финансирование: 384 тыс. Долларов
Delfos — это интеллектуальная платформа для обслуживания, которая объединяет современные модули машинного обучения и технические знания для преобразования уже имеющихся данных от ветряной турбины в полезную информацию. Он был разработан, чтобы предоставить клиентам возможность достичь операционного превосходства за счет использования всех доступных операционных данных…

3

Страна: Китай
Goldwind — одна из ведущих мировых компаний в области ветроэнергетики и один из крупнейших производителей ветряных турбин в мире

4

Страна: Франция
EuroCape New Energy является независимая компания по возобновляемым источникам энергии, которая стремится разрабатывать, строить и эксплуатировать проекты возобновляемых источников энергии на основных европейских рынках.

5

Страна: США | Финансирование: $ 15 млн.
Makani Power разрабатывает воздушные ветряные турбины.

6

Страна: США | Финансирование: 14,5 млн долларов
Altaeros Energies разрабатывает воздушную ветряную турбину для производства обильной и недорогой возобновляемой энергии.

7

Страна: UK | Финансирование: $ 10,3 млн.
Kite Power Systems создала коммерческую электростанцию ​​с воздушным движением. Воздушные змеи летят в форме восьмерки на высоте 450 метров, натягивая трос, который вращает турбину и производит электричество. Два воздушных змея, работающих в тандеме, создают непрерывный источник энергии.

8

Страна: США | Финансирование: 10 миллионов долларов
Windesco — энергетическая компания, которая создает аппаратные и программные решения для ветроэнергетических активов.

9

Страна: Китай | Финансирование: $ 6,8 млн.
Tang Wind Energy — китайская компания, занимающаяся проектами экологически чистой энергии. Текущие проекты включают производство лопастей ротора ветряных турбин, развитие ветряных электростанций, поставку ветрового оборудования и очистку выбросов угля.

10

Страна: UK | Финансирование: £ 4M
Трехмерное зрение и искусственный интеллект, применяемые к подводной робототехнике, обслуживающей вывод из эксплуатации морских ветроэнергетических установок

Объявление

Рекламируйте свой стартап

11

Страна: США | Финансирование: $ 4.5M
Accio Energy делает распределенные ветроэнергетические системы масштабируемыми, надежными и доступными с помощью систем Aerovoltaic, которые напрямую

12

Страна: Бразилия
Atlas Renewable Energy, стартап в области возобновляемых и экологически чистых источников энергии, который разрабатывает, строит и эксплуатирует солнечные и ветровые проекты в Латинской Америке

13

Страна: Франция
LEVISYS — французская высокотехнологичная компания, специализирующаяся на проектировании, разработке, производстве и продаже маховиков с очень высокими характеристиками.Основатели LEVISYS, убежденные в том, что маховики займут видное место в неизбежном переходе к низкоуглеродной энергии, с самого начала ориентировали разработку своего продукта на оптимизацию выхода продукции, надежность и снижение затрат

14

Страна: Испания
Vortex Bladeless разрабатывает экологически чистый аэрогенератор, не требующий лопастей. Это новая ветроэнергетическая технология, специально разработанная для выработки энергии на месте в жилых районах, которая может работать в сети, вне сети или вместе с обычными солнечными панелями или другими генераторами.

15

Страна: Испания | Финансирование: € 928,1K
Компания Smartive разработала революционный программный инструмент для оптимизации ветряных турбин: CloudDiagnosis. Это облачная технология для сбора данных о ветряных электростанциях, чтобы операторы могли проверять состояние своих ветряных турбин.

16

Страна: США | Финансирование: $ 2,3 млн.
Американская компания по производству возобновляемой энергии с полным спектром услуг.

17

Страна: UK | Финансирование: £ 1.2M
Ripple Energy строит первую в мире ветряную электростанцию, принадлежащую потребителю

18

Страна: Австралия | Финансирование: $ 1 млн.
Fulcrum3D разрабатывает инновационные решения, которые повышают ценность инвестиций в ветряную и солнечную энергию.

19

Страна: Австралия | Финансирование: 170 000 долл. США
Ping использует аэроакустический анализ для обнаружения повреждений лопастей ветряных турбин.

20

Страна: Австралия | Финансирование: 150 тыс. Долларов
Diffuse Energy создает технологии возобновляемой энергии, которые позволят перейти к более самодостаточной энергетической модели для всех, кто хочет энергетического равенства.

21

Страна: Франция | Финансирование: € 50K
New World Wind обеспечивает электроэнергией через модульную и гибридную микротурбину + архитектуру с солнечными лепестками, идеально подходящую для городской или окружающей среды

22

Страна: USA | Финансирование: $ 160K
Windlift — компания, занимающаяся проектированием и программированием, которая разрабатывает авиационные ветроэнергетические системы. Его ветровая система позволяет беспилотным летательным аппаратам собирать электроэнергию везде, где есть ветер, как на суше, так и на море.

23

Страна: США
Компания Floating Wind Technology специализируется на разработке решений для плавучего ветра, включая сопряженный аэро-гидро-сервоупругий анализ, а также проектирование и проверку опорных конструкций и систем швартовки.

24

Страна: США
RCAM Technologies адаптирует 3D-печать на бетоне для производства крупномасштабных высоконагруженных конструкций, таких как сверхвысокие башни ветряных турбин и опорные конструкции для морской ветроэнергетики.

25

Страна: Украина
Sirocco Energy разрабатывает панельный ветрогенератор. В отличие от горизонтальных или вертикальных ветряных турбин, ветровая панель имеет поступательное движение лопастей, а не вращательное. Это дает панели ряд преимуществ, что делает ее эффективной и удобной для использования в городских условиях.

26

Страна: США
Компания American Wind разработала инновационную ветряную турбину кубической формы, которая обещает обеспечить почти в 1000 раз больше энергии, чем солнечная панель аналогичного размера.

27

Страна: Исландия
Программное обеспечение YOUWINd и инструмент управленческого консультирования позволяет пользователям легко и эффективно оптимизировать бизнес-модель оффшорной ветровой электростанции с помощью современного алгоритма, рыночных данных и позволяет сравнивать результаты с более чем 800 уже разработанными и действующими ветряными электростанциями по всему миру.

28

Страна: Нидерланды
Tulyp Wind предлагает устойчивое энергетическое решение для промышленности, инфраструктурных линий, сельского хозяйства и частных энергетических коопераций.Это вертикально-осевой ветряк мощностью 300 кВт с аэродинамическими профилями тюльпановидной формы.

Ветряная турбина

Страница «Ветряная турбина» позволяет вам выбрать тип ветряной турбины, которую вы хотите смоделировать, указать ее стоимость и сообщить HOMER, сколько турбин следует учитывать при поиске оптимальной системы. Эта страница также предоставляет доступ к следующим вкладкам:

• Кривая мощности: просмотр и редактирование кривой мощности для выбранной ветряной турбины

• Потери в турбине: указание различных режимов потерь

• Техническое обслуживание: учет задач обслуживания, затрат и времени простоя

Чтобы добавить компонент ветра, щелкните значок Ветер Кнопка «Турбина» на вкладке «Компоненты» на панели инструментов.На странице «Настройка ветряной турбины» выберите вариант в раскрывающемся списке, который содержит все типы ветряных турбин, хранящиеся в вашей библиотеке компонентов.

Сводка свойств выбранной ветряной турбины отображается в свободном месте ниже. Нажмите кнопку «Добавить ветряную турбину». На странице Wind Turbine вы можете управлять информацией о модели.

Стоимость

В таблице затрат на странице ветряной турбины капитальные затраты — это начальная закупочная цена турбины, стоимость замены — это стоимость замены ветряной турбины в конце ее срока службы, а затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание — это годовые стоимость эксплуатации и обслуживания турбины (обычно 2% от капитальных затрат).

При указании капитальных затрат и затрат на замену обязательно учитывайте все затраты, связанные с системой ветроэнергетики, которые могут включать:

• Ротор турбины и башня

• Система управления

• Электропроводка

• Монтаж

Кривая затрат

В таблице затрат введите кривую затрат ветряной турбины настолько подробно, насколько хотите. Если каждая ветряная турбина стоит одинаково независимо от того, сколько вы покупаете, вам нужно ввести только одну строку данных в таблицу затрат.Введите количество, равное единице, вместе с капитальными затратами на каждую турбину, заменой и эксплуатационными расходами. HOMER экстраполирует эти затраты по мере необходимости, поэтому, если вы моделируете систему с тремя ветряными турбинами, соответствующие капитальные затраты, затраты на замену и эксплуатацию и техническое обслуживание будут в три раза превышать значения, указанные в таблице затрат.

Если стоимость энергии ветра не прямо пропорциональна количеству приобретенных ветряных турбин, щелкните «Щелкните здесь, чтобы добавить новый элемент» в нижней части таблицы, чтобы ввести несколько строк данных.

В приведенном выше примере вторая ветряная турбина дешевле первой (возможно, из-за скидки за объем от производителя или из-за того, что определенные постоянные затраты могут быть распределены между несколькими турбинами). С указанием этих двух строк HOMER экстраполирует затраты, предполагая, что третья, четвертая и последующие турбины стоят столько же, сколько вторая. Если третья турбина действительно дешевле, добавьте еще один ряд затрат.

Область поиска

Введите количество турбин, которое вы хотите использовать, или несколько различных количеств, которые HOMER должен учитывать при оптимизации системы.Поставьте ноль, если хотите, чтобы HOMER рассматривал системы без этой ветряной турбины.

Щелкните значок звездочки, чтобы включить оптимизатор. Пространство поиска заменяется оптимизатором. Вы можете установить нижнюю границу, верхнюю границу и базу. Когда оптимизатор включен, HOMER автоматически найдет для вас лучшее количество. Он сравнивает количества между верхней и нижней границами с базой. По умолчанию для базы установлено 0.

Совет: если вы рассматриваете небольшое количество ветряных турбин (т.е.е., 0, 1 или 2), часто лучше вводить только количества в области поиска, а не использовать оптимизатор. Если вы рассматриваете четыре или более различных количества ветряных турбин, Оптимизатор будет полезен.

См. Оптимизация для более подробного объяснения оптимизатора HOMER.

Электрический автобус

Выберите, будет ли турбина вырабатывать мощность переменного или постоянного тока. Силовая электроника явно не моделируется, но вы можете учесть эффективность специального преобразователя, масштабируя кривую мощности.

Входные данные для конкретного объекта

Примечание. Справа от каждого числового ввода находится кнопка чувствительности (), которая позволяет выполнять анализ чувствительности по этой переменной. Для получения дополнительной информации см. Зачем мне проводить анализ чувствительности?

Кривая мощности

Вкладка Power Curve позволяет просматривать кривую мощности выбранной модели ветряной турбины как в табличной, так и в графической форме. Кривая мощности ветряной турбины показывает, сколько мощности она будет производить в зависимости от скорости ветра на высоте ступицы при стандартных атмосферных условиях.Используйте этот график, чтобы убедиться, что размер выбранной ветряной турбины подходит для вашей системы.

Потери в турбине

Вкладка «Потери в турбине» позволяет снизить производительность турбины с помощью нескольких различных факторов. Введите цифры и нажмите Enter. «Коэффициент общих потерь» рассчитывается мультипликативно, как в следующем уравнении:

В этом уравнении каждый процент потерь представляет собой Li, от L1 (потери доступности) до L7 (другие потери).Затем выходная мощность турбины уменьшается на полученный коэффициент.

Техническое обслуживание

HOMER может включать в симуляцию стоимость и время простоя для конкретных задач обслуживания. Установите флажок «Учитывать график обслуживания», чтобы использовать эту опцию. Используйте следующие входные данные на вкладке «Обслуживание», чтобы определить потребность в обслуживании.

Стоимость технического обслуживания рассчитывается как Стоимость (фиксированная стоимость) плюс предельная стоимость, умноженная на количество турбин.В приведенном ниже примере обслуживания фиксированная стоимость 100 долларов США может быть минимальной стоимостью проезда обслуживающего персонала на объект. За замену масла взимается дополнительная плата в размере 500 долларов США за ветряную турбину (предельные затраты). Если будет пять ветряных турбин, то общая стоимость мероприятия составит 2600 долларов.

Событие замены масла происходит каждые 1000 часов работы. Часы, когда ветряк выключен, не учитываются. Ветровая турбина может не работать, если скорость ветра слишком низкая или слишком высокая, или во время простоя из-за технического обслуживания.Ежегодная проверка проводится каждые 8 ​​760 календарных часов. Это событие происходит каждый год в один и тот же день и время.

Примечание. Событие, которое происходит каждые 8 ​​760 календарных часов (один раз в год), происходит только 24 раза в 25-летнем проекте. Событие происходит в конце каждого года с первого по 24-й год, но не в конце 25-го года.

См. Также

Ресурс ветра

Ветряная турбина

Библиотека компонентов

Оптимизация

Сколько энергии используют ветряные турбины

Автор Аль Фин — 24 августа 2010 г., 12:55 по московскому времени

Большинство людей задаются вопросом, сколько энергии может производить ветровая турбина, и никогда не перестают задумываться, сколько энергии требуется ветровой турбине для работы.Инженер-механик Джерри Граф считает, что людям давно пора задавать этот вопрос:

Большие турбины часто содержат перезаряжаемые батареи или ультраконденсаторы для питания собственных электрических систем. Когда они истощаются, энергия должна поступать из сети. Эта мощность переходит в работающее оборудование, такое как механизмы рыскания, которые удерживают лопасти повернутыми против ветра; регуляторы шага лопастей, которые измеряют вращающийся ротор; авиационное освещение и электроника для сбора данных; подогреватели масла, насосы и охладители для многотонной коробки передач; и гидравлические тормоза для блокировки лопастей при сильном ветре.

Турбинам в северных странах также необходимы нагреватели лопаток для предотвращения обледенения. В отчетах, которые я видел, говорится, что эти нагреватели могут потреблять до 20% номинальной выходной мощности турбины. Многие большие турбины также нуждаются в осушителях и нагревателях в гондолах. И до недавнего времени в больших турбинах использовались индукционные генераторы с двойным питанием, которые отбирали энергию из сети для создания своих магнитных полей. (Однако следует сказать, что в проектах, которые сейчас на чертежных досках используются вместо постоянных магнитов.)

Случаи слабого или нулевого ветра создают еще одну проблему.Большим турбинам может потребоваться использовать свои генераторы в качестве двигателей, чтобы помочь вращать лопасти. И некоторые скептики ветра задаются вопросом о турбинах с прямым приводом, которые сейчас появляются в лабораториях: большие корабли часто должны расходовать энергию, чтобы медленно поворачивать свои тяжелые карданные валы в порту, чтобы предотвратить их провисание. Можно ли сказать то же самое об этих сверхбольших ветряных турбинах?

Операторы ветряных электростанций мало говорят о потребностях в энергии турбин. Как правило, потребление энергии турбиной является одним из факторов, который включается в стоимость эксплуатации и обслуживания ветряной электростанции.Я никогда не встречал ни оператора ветряной электростанции, ни производителя ветряных турбин, которые хотели бы обсуждать эти затраты.