Виды ветроустановок, принцип выбора и различия

Изучая вопрос выбора ветроустановок, мы можем встретить довольно много разных видов. Основной тип деления - горизонтальные и вертикальные. В чем же разница, какие плюсы и минусы их использования?

Ветряки всевозможных форм и размеров сейчас все чаще и чаще можно наблюдать над жилищами наших граждан. Если вы заинтересовались возможностью изготовления ветроустановки, использования силы ветра, данная статья поможет систематизировать знания, полученные из различных источников, и созданное вами детище будет выполнять свое предназначение, а не окажется изначально пустым экспонатом домашнего музея.

Горизонтальная шестилопастная ветроустановкаВетроустановки призваны помогать решать самые разнообразные проблемы, стоящие перед человеком. Чаще всего её используют для выработки электроэнергии, что в некоторых районах может оказаться жизненной необходимостью, а вот ветряная мельница (это, согласитесь тоже своего рода − ветроустановка) приводит в действие жернова без лишних посредников − ньютоновская механика в чистом виде.

к содержанию ↑

Принципы выбора

Для начала формулируем задачу, которую беремся решать: для чего именно вам необходима энергия ветра, какой процесс она станет обеспечивать. Иными словами, что будет являться потребителем. Далее, процесс создания проекта будущей ветроустановки: придется решить какого она будет типа, как конкретно будет передаваться энергия к конечному потребителю (электрический ток или механически − в виде крутящего момента, поступательных движений, как-то по-другому).

В статье мы расскажем о типах самого важного элемента ветроустановки — ротора, разберем плюсы и минусы каждого варианта. Также затронем тему применения вырабатываемой энергии. Надеемся, эта информация поможет вам на стадии проектирования агрегата.

к содержанию ↑

Виды

Основное деление на две большие группы ветроустановки имеют по расположению оси вращения: горизонтальные и вертикальные.

к содержанию ↑

Горизонтальные

Ветняная мельница как ветроустановкаПрототип − ветряная мельница. Огромные лопасти-крылья ветроустановки вращаются в вертикальной плоскости, преобразуя кинетическую энергию ветра в энергию вращающегося вала. Ось вращения такой машины всегда должна быть направлена строго навстречу ветру. Это достигается установкой на оси позади лопастей большого хвостового стабилизатора либо применением автомата, отслеживающего направление ветра, и снабженного механическим приводом.

к содержанию ↑

Вертикальные

Ось вращения перпендикулярна поверхности земли, вращение лопастей происходит параллельно земле.

Вертикальная ветроустановка
Сравним эти два типа конструкций. Есть мнение, что горизонтальные ветроустановки значительно более эффективны, так как вся энергия воздушных масс, сталкивающаяся с лопастями, расходуется со знаком плюс, то есть создает вращательный момент нужной направленности. Чего не скажешь о другой конструкции. Примерно 30…40 % воздушного потока, воздействующего на вертикальный ротор, работает со знаком минус, снижая КПД установки.

Еще одним плюсом горизонтальной ветроустановки является большая скорость вращения винта, а это важно, если целью является выработка электроэнергии. Ведь самодельная ветроэлектрическая установка включает генератор, который чаще всего берется готовый, к примеру, автомобильный. И если генератор ВАЗ 2108 для выработки электричества требует от 1500 об/мин, то горизонтальная ветроустановка выдаст всего лишь 100, а вертикальная и того меньше − 15…20. Следовательно, в случае применения готового генератора для авторской ветроэлектростанции, для горизонтального винта потребуется мультипликатор (редуктор − наоборот) с меньшим передаточным числом, меньшей массы.

к содержанию ↑

Различия

Главный недостаток горизонтальной ветроустановки — изменяющееся во времени направление оси вращения. Вот список узлов, от которых можно отказаться, если применяется ветроустановка с расположением оси перпендикулярно земле;

1. Механизм доворота ветроустановки навстречу ветру, автоматический с приводом или хвостовой стабилизатор. Вертикальная ветроустановка работает при любом направлении ветра, и поворачивать ось никуда не нужно;

2. Система щеток и контактных колец. Ветроустановка не может без них работать, ведь генератор вращается наверху высокой мачты влево − вправо, а вырабатываемое электричество нужно внизу. К тому же некоторые генераторы требуют подачи тока на обмотки возбуждения;

Ветроэлектростанции в поле3. Громоздкая высокая мачта также не требуется. Вертикальные турбины можно располагать как угодно низко, они сохраняют постоянное положение, не требуют запаса места для поворотов за ветром. Как вариант: расположение на крышах зданий и сооружений. Расчеты показывают, что у установок одинаковой мощности для горизонтальной − потребуется мачта вдвое выше. И вдобавок обслуживание узлов и агрегатов, расположенных на земле или на десятиметровой мачте − вещи, согласитесь, разные по сложности;

4. Считается, что большая вертикальная ветроустановка выходит на номинальную мощность при меньшей скорости ветра;

5. По опыту применения ветроустановок отмечено: у горизонтальных ветрогенераторов значительно выше уровень шума. Тем более что сейчас при создании ветряков все шире используется принцип магнитной левитации, сводящий шумы практически к нулю.

к содержанию ↑

Применение

Теперь о применении полученной энергии. Использование ее в чисто механическом виде − дело весьма проблемное. Ведь вряд ли кого-то устроит ожидать неделю, пока скорость ветра достигнет необходимой силы, чтобы приводимый им в действие насос наполнил ваш бассейн, купаться ведь хочется здесь и сейчас.

Поэтому чаще всего ветроустановку используют для выработки электрического тока. Электричество можно запасать, преобразовывать, передавать на любые расстояния. Одно НО. Для того чтобы электричество, добытое с помощью самодельной ветроустановки, можно было запасать, а затем питать им привычные бытовые приборы, необходимо дополнительно:

  1. Блок аккумуляторных батарей немаленькой емкости;
  2. 2. Контроллер напряжения. Ведь если АКБ скажем 12В, то заряжать их нужно напряжением 13,6…14,5В, но никак не 10 и не 40;
  3. 3. И, наконец, преобразователь с 12В постоянного на 220В переменный.

Все перечисленное стоит не малых денег.

Есть вариант не требующий такой тщательной обработки получаемого электричества. Ветроэлектрическая установка служит для отопления здания. Тут можно применять успешно и грязную электроэнергию: с усилением ветра электронагревательный элемент (встроенный в систему парового отопления, или отдельный калорифер) будет сильнее греть.




Оцените статью:
1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars
Загрузка...
Поделитесь с друзьями:
Комментарии посетителей
  1. В регионах с проблематичным подключением к электросети, ветрогенераторы незаменимая вещь, и выгоднее, чем солнечные батареи.

  2. Антон Ответить

    Ведь очень перспективное это дело — ветроустановка. Конечно смущает то, что для аккумулирования или сбора выработанной электроэнергии требуется дорогостоящее оборудование. Но ведь даже просто напрямую электричество использовать тоже выгодно. Но тут считать надо, хотелось бы прежде всего сэкономить на отоплении, но все таки подумаю как электричество пособирать. Уж очень это все интересно!

Добавление комментария