Как произвести расчет ветрогенератора

Принцип работы ветровых генераторов

В самодельных или фирменных ветряных устройствах с вертикальной или горизонтальной осью вращения лопасти начинают двигаться в результате воздействия силы ветра. Основные элементы оборудования заставляют вращаться роторный узел посредством специального приводного агрегата. Наличие статорной обмотки способствует преобразованию механической энергии в электрический ток. Осевые винты обладают аэродинамическими особенностями, в результате чего обеспечивают быстрое прокручивание турбины агрегата.

Затем в роторных генераторах происходит преобразование силы вращения в электричество, собирающееся в аккумуляторе. По факту чем сильнее будет воздушный поток, тем быстрее прокручиваются лопасти агрегата, что способствует образованию энергии. Так как работа генераторного оборудования основывается на максимальном применении альтернативного источника, одна часть лопастей обладает более закругленной формой. А вторая — ровная. При прохождении потока воздуха по округлой части происходит образование вакуумного участка, это способствует засасыванию лопасти и уводит ее в сторону.

Это приводит к образованию энергии, воздействие которой приводит к раскручиванию лопастей при небольшом ветре.

При прокручивании происходит вращение оси винтов, которые подключены к роторному механизму. На этом устройстве располагаются двенадцать магнитных элементов, которые прокручиваются внутри. Это приводит к образованию переменного электрического тока с частотой, как в бытовых розетках. Полученную энергию можно не только вырабатывать, но и передавать на расстояния, однако ее нельзя аккумулировать.

Чтобы ее собирать, потребуется преобразование в постоянный ток, именно эту цель выполняет электроцепь, расположенная внутри турбины. Для получения большого объема электроэнергии осуществляется изготовление промышленного оборудования, ветровые парки обычно включают в себя десятки таких установок.

Принцип работы ветрогенератора дает возможность использовать агрегат в вариантах:

• для автономного функционирования;
• с солнечными батареями;
• параллельно с резервным аккумулятором;
• вместе с бензиновым либо дизельным генераторным устройством.

При движении воздушного потока скоростью около 45 км/час выработка энергии турбиной составляет примерно 400 Вт. Этого хватит для освещения загородного дачного участка. При необходимости можно реализовать накопление электроэнергии в батарее.

Для зарядки аккумулятора используется специальное оборудование. При снижении величины подзаряда скорость вращения лопастей станет падать. Если аккумулятор полностью разрядится, элементы генераторного оборудования будут опять прокручиваться. Этот принцип дает возможность поддерживать зарядку устройства на конкретном уровне. При более высокой скорости потока воздуха турбина агрегата сможет производить больший объем энергии.

Пользователь Darkhan Dogalakov на примере модели SEAH 400-W рассказал о принципе действия ветрового оборудования.

Ветрогенератор для дома уже не редкость

Ветровые электростанции давно используют в промышленных масштабах. Но, сложность конструкции, а также сложность ее монтажа, не давали возможность использовать это оборудование в частных домах, как например солнечные панели.

Однако сейчас, с развитием технологий и увеличением спроса на “зеленую энергию”, ситуация изменилась. Производители наладили выпуск малогабаритных установок для частного сектора.

Принцип работы

Ветер вращает лопасти ротора, насаженного на вал генератора. В результате вращение в обмотках вырабатывается переменный ток. Для увеличение количества оборотов, а соответственно и количества выработанной энергии может использоваться редукторная передача (трансмиссия). Она же может блокировать вращение лопастей полностью, если возникнет такая необходимость.

Полученный переменный ток преобразуется в постоянный 220 Вт с помощью инвертора. Далее он поступает потребителю или, через контроллер заряда, на аккумуляторные батареи для накопления.

Полная схема работы установки от генерации энергии до ее потребления.

Виды ветрогенераторов и какой лучше для частного дома

На данный момент существуют два типа данной конструкции:

1. С горизонтальным ротором.
2. С вертикальным ротором.

Первый тип, с горизонтальным ротором. Такой механизм считается самым эффективным. КПД составляет примерно 50%. К минусом относиться необходимость минимальной скорости ветра от 3 м.в секунду, конструкция создает много шума.

Для максимально эффективной работы необходима высокая мачта, что, в свою очередь, усложняет монтаж  и дальнейшее обслуживание.

Второй тип, с вертикальным. Ветрогенератор с вертикальным ротором имеет КПД не более 20%, при этом достаточно скорости ветра всего 1-2 м в секунду. При этом он работает значительно тише, уровень выделяемого шума не более до 30 дБ, и без вибрации. Не требует большого пространства для работы, при этом не теряя эффективность.

Для установки не требуется высокая мачта. Оборудование можно смонтировать на крыше дома даже своими руками.

Отсутствие анемометра и поворотного механизма, он совсем не нужен при такой конструкции, делает этот тип ветрогенератора более дешевым по сравнению с первым вариантом.

Видео обзор

Какую установку выбрать?

Прежде чем ответить на этот вопрос нужно понять ваши требование, финансовые возможности и приоритеты в эксплуатации.

Если вы хотите получать максимум электроэнергии и готовы тратиться на периодическое обслуживание генератора, выберите первый вариант.  Вложив единоразово в высокую мачту, и оплатив 1 раз в 5-10 лет замену подшипников или масла, вы получите полную энергонезависимость, и даже, если вы живете в Украине или странах ЕС, сможете продавать излишки электричества.

Высокий уровень шума этой станции требует выбрать максимально удаленное от жилых зданий место. Это момент также нужно учитывать, потому что инфразвук не останется незамеченным вашими соседями.

Чтобы получить эквивалентную выработку в отношении с первым вариантом, необходимо будет поставить 3 ветрогенератора этого типа. Однако, в ценовом эквиваленте получается примерно одинаковая сумма (при условии самостоятельного монтажа).

Видео обзор эксперта в области альтернативных источников энергии

Дополнительные компоненты

• Контроллер, занимающий в электрической цепочке место за генератором, необходим, чтобы управлять лопастями и заряжать батарею, посредствам преобразования вырабатываемого переменного тока в постоянный.
• Аккумулятор накапливает заряд для использования в безветренную погоду. Кроме этого, он стабилизирует выходное напряжение генератора, благодаря чему, даже при сильных порывах ветра, нет перебоев напряжения.
• Датчики направления и анемоскоп собирают данные о направлении и скорости ветра.
• АВР в автоматическом режиме производит переключение между источниками питания с периодичностью 0,5 секунд. Автоматический переключатель питания позволяет объединять ветряк с общественной электросетью, дизель-генератором и пр.

Важно: сеть не может работать одновременно от несколько источников питания. Инверторы

Как известно, большая часть бытовых устройств работать для работы не использует постоянный ток, поэтому в цепочке между аккумулятором и приборами стоит инвертор, выполняющий операцию обратную, т.е. превращающий ток постоянный в переменное напряжение 220в, необходимое для работы приборов

Инверторы. Как известно, большая часть бытовых устройств работать для работы не использует постоянный ток, поэтому в цепочке между аккумулятором и приборами стоит инвертор, выполняющий операцию обратную, т.е. превращающий ток постоянный в переменное напряжение 220в, необходимое для работы приборов.

Все перечисленные преобразования от полученной энергии «забирают» определенную часть – до 20 процентов.

Запчасти и комплектующие ветроустановок

К основному базовому комплекту оборудования, без которого работа ветряных электрогенераторов невозможна, относятся:

• электрогенератор (мотор);
• ветротурбина, лопасти, ротор;
• крепления;
• поворотный механизм;
• датчик ветра;
• мачта;
• троса.

Аккумуляторные батареи, несетевые и сетевые инверторы, контроллер, система азимутального привода (хвост), другое дополнительное оборудование подбираются индивидуально для каждой установки.

Требуется производить замену запчастей ветрогенератора при обслуживании и в крайних случаях — ремонт

Базовые комплектующие и запасные детали лучше заказывать напрямую, непосредственно с завода изготовителя. Можно обратиться к компаниям поставляющим из Германии и других стран Европы реновированные (б/у) ветроустановки и подходящие к ним комплектующие детали для ремонтных работ.

Требуется иметь доступ к основным комплектующим для ремонта установки

При размещении заказа на запасные детали, следует предоставлять данные о производителе генератора, указывать его модель и мощность. Необходимо подробное описание детали (можно в виде фотографии), с указанием ее функциональных и технических характеристик.

Расчет ветровых нагрузок

Итак , вы долго согласовывали, делали и наконец смонтировали свою самую лучшую наружную рекламу.

Красота! Все довольны. Но чу… после первого сильного ветра вам звонит рассерженный клиент с шокирующим известием – реклама упала!

Кошмар рекламщика стал явью…Что же случилось ?

А случилось следующее – при проектировании наружной рекламы был проигнорирован или выполнен неверно расчет ветровой нагрузки на наружную рекламу : на материал и на крепежные элементы.

Как избежать этого, как обезопасить себя от такого плачевного итога своей работы?

Давайте запомним несложную формулу расчета ветровой нагрузки, которая измеряется в кг/кв.м.:

Pw = k * q

Расшифровываем хитрые буквицы

Pw — давление ветра, нормальное к воспринимающей поверхности. Это давление считается положительным.
k — аэродинамический коэффициент, зависящий от формы и положения подверженного ветру

объекта.
q — скоростной напор ветра (кг/кв.м), соответствующий наибольшей для данного места скорости ветра c учётом особых порывов.

Величина q в зависимости от скорости ветра определяется следующим образом:

q = 7 / g * кв.V / 2

7 — вес воздуха (1,23 кг/куб.м) при Pатм.= 760 мм рт.ст. и tатм.= 15 °С
g — ускорение силы тяжести (9,81 м/кв.сек)
V- наибольшая скорость ветра (м/сек) на данной высоте h, т.е.

Высота h над уровнем земли, м

Скорость ветра V, км/ч м/с

Скоростной напор q, кг/кв.м

Высота h над уровнем земли, м	Скорость ветра V, км/ч м/с	Скоростной напор q, кг/кв.м
0 — 8	103,7  28,8	51
8 — 20	128,9  35,8	80

q = кв.V / 16

Вертикально установленное полотно, закреплённое в раме или натянутое на троссах

Конструкция — b-ширина, d-высота	Соотношение размеров	Площадь, S	Аэродинамический коэффициент, k
Вертикально установленное полотно, закреплённое в раме или натянутое на троссах	d/b < 5	b * d	1,2
d/b >= 5	b * d	1,6

Вот так вот оказывается все совсем просто.

Хотите узнать о расчете ветровых нагрузок больше и получить  консультацию наших специалистов?

Посмотрите на красивые идеи , реализованные в Альпром

• All
• Баннеры
• Буквы объемные
• Высотные работы
• Короба световые
• Крышная реклама
• Печать широкоформатная
• Светодиодная реклама

Объемные буквы для Лексусadmin2017-02-26T06:44:37+00:00

http://alpromtlt.ru/objomnie-bukvi-dlya-lexus/

Gallery

Объемные буквы для Лексус

Буквы объемные, Светодиодная реклама

Световой короб длиной 11 метров из композита со светодиодами в Самаре от Альпромadmin2017-02-26T06:51:17+00:00

Световой короб длиной 11 метров из композита со светодиодами в Самаре от Альпром

Gallery

Световой короб длиной 11 метров из композита со светодиодами в Самаре от Альпром

Короба световые, Светодиодная реклама

Световые короба Триал Спорт в Тольяттиadmin2017-02-26T06:56:06+00:00

Световые короба Триал Спорт в Тольятти

Gallery

Световые короба Триал Спорт в Тольятти

Короба световые, Светодиодная реклама

Объемные световые буквы NOBEL AUTOMOTIVE в Тольяттиadmin2017-02-26T07:04:28+00:00

Объемные световые буквы NOBEL AUTOMOTIVE в Тольятти

Gallery

Объемные световые буквы NOBEL AUTOMOTIVE в Тольятти

Буквы объемные, Светодиодная реклама

Входная группа Inglot в Тольяттиadmin2017-02-26T07:19:43+00:00

Входная группа Inglot в Тольятти

Gallery

Входная группа Inglot в Тольятти

Короба световые, Светодиодная реклама

Объемные буквы ОКЕЙ в Тольяттиadmin2017-02-26T07:27:31+00:00

Объемные буквы ОКЕЙ в Тольятти

Gallery

Объемные буквы ОКЕЙ в Тольятти

Буквы объемные, Высотные работы, Светодиодная реклама

Объемные буквы из пенопласта Ботек Wellness в Тольяттиadmin2017-02-26T07:40:55+00:00

Объемные буквы из пенопласта Ботек Wellness в Тольятти

Gallery

Объемные буквы из пенопласта Ботек Wellness в Тольятти

Буквы объемные, Светодиодная реклама

Крышная рекламная конструкция Лада Арена в Тольяттиadmin2017-02-26T08:19:20+00:00

Крышная рекламная конструкция Лада Арена в Тольятти

Gallery

Крышная рекламная конструкция Лада Арена в Тольятти

Буквы объемные, Крышная реклама, Светодиодная реклама

Советы по установке

Наверное, всем понятно, что устанавливать ветрогенератор следует в тех местах, где максимальная сила ветра. Это степи, береговая зона, прочие открытые пространства, которые удалены от зданий. Ветрогенератор нельзя ставить рядом с деревьями. Нельзя даже ставить у маленьких деревьев, поскольку они со временем вырастут.

Ветрогенератор с ротором Дарье

Что касается совместного использования с электросетью или только ветрогенератора, то выбор здесь остаётся за вами. В любом случае покупка должна быть экономически оправданной, а не просто отдать дань модной тенденции.

https://youtube.com/watch?v=yJaOOqEdYWs

Расчет окупаемости ветрогенератора

Вложив в приобретение устройства сотни тысяч рублей, новый владелец вправе рассчитывать на его очевидную выгоду и окупаемость ветряка. Попробуем рассчитать цену киловатта электроэнергии на стандартной модели генератора мощностью 4-5 кВт.

При скорости ветра 4-5 м/с устройство даст около 350 кВт за месяц, или 4200 кВт за год. Срок службы генератора – около 25 лет, стоимость большинства моделей устройств – в пределах 280 000 рублей.

Делим стоимость на произведение годовой выработки и срока эксплуатации:

280 000 / 4200*25 = 2,666 рубля

Таким образом, стоимость киловатта энергии окупаемого ветрогенератора будет составлять чуть более 2,5 рубля. По сравнению с актуальным уровнем цен выгода есть, но она не так велика, как хотелось бы при использовании альтернативных источников энергии.

Приведенные выше расчеты дают другой результат, если скорость ветра составит около 7-8 м/с. В месяц ветрогенератор мощностью 6-7 кВт даст около 780 кВт или в год 9000 кВт.

При стоимости таких ветряков около 310 000 получим следующий результат:

310 000 / 9000*25 = 1,3722 рубляТакая стоимость – очевидная выгода, особенно для энергоемких объектов.

От чего зависит КПД ветрогенератора?

Как уже говорилось, КПД ветрогенератора является производным от его технического состояния, вида турбины, конструктивных особенностей данной модели. Из школьного курса физики известно, что КПД — это отношение полезной работы к общей работе. Или отношение энергии, затраченной на выполнение работы, к энергии, полученной в результате.

В этом отношении возникает интересный момент — используемая энергия ветра получена совершенно бесплатно, никаких усилий со стороны пользователя приложено не было. Это делает КПД чисто теоретическим показателем, определяющим чисто конструктивные качества устройства, тогда как для владельцев в большей степени важны эксплуатационные характеристики

То есть, возникает ситуация, в которой КПД не столь важен, все внимание отводится чисто практическим задачам

Тем не менее, при изменениях рабочих параметров в ту или иную сторону, автоматически меняется и КПД, что свидетельствует о его взаимосвязанности с общим состоянием устройства.

Ветровая нагрузка

Методика расчета

Описание конструкции

Геометрические характеристики элементов

Определение ветровой нагрузки

Ветер под углом 90 о к щиту

Ветер под углом 45 о к щиту 5 Расчет стойки

Часть 2. Расчет на устойчивость

Методика расчета

Настоящий проект  является типовым для ветровых районов с 3-го по 5-ый При разработке принято:
1. Ветровой район — III, IV, V
2. Тип местности при определении ветровой нагрузки — А
3. Уровень ответственности — 3, для которого понижающий нагрузку коэффици­ент γп принимается равным 0.8-0 95 (в настоящем проекте γп=09)
4. Срок службы конструкции — 10 лет
5 Расчетная температура наружного воздуха t ≥ -w°c, как средняя температура наиболее холодной пятидневки по СНиП 23-01-99 «Строительная климатоло­гия», что соответствует климатическому району строительства II4, II5
6. Зона влажности — «влажная» СНиП 23-01-99 (рис.2)
7. Степень агрессивного воздействия среды на металлические конструкции -среднеагрессивная, по СНиП 2.0311-85 «Защита строительных конструкций от коррозий», табл. 24, для группы газов «B» во влажной среде

Описание рекламной конструкции

На рис.1 приведена схема разборной двухсторонней рекламной с высотой стойки до низа панели от 2-х до 5м Размеры рекламной панели составляют 6180х3350х 410мм Размер рекламного поля 6010х3010мм Панель опирается на стойку изготовленную из трубы ф325 Крепление панели может быть выполнено как с центральным расположением ее относительно оси стойки, так и со смещением на 3/4 (показано на рис 1). Стойка закреплена 8-ю фундаментными анкерами на заглубленном фундаменте Все изменяемые параметры в зависимости от ветрового района установки и высоты стойки приведены в табл 1

Чертеж рекламной конструкции. Рис. 1

Основные геометрические размеры и крепежные элементы рекламной конструкции в зависимости от ветрового района. Таблица 1

Высота стойки, м	Элементы конструкции	Ветровой район
III	IV	V
2	Стойка	Ф325х8 (С245)	Ф325х8 (С245)	Ф325х8 (С245)
Фундамент	2.5×1.9×0.5 м	2.8×2.1×0.5м	3.2×2.1×0.5м
Анкера	М 30	М 30	М 30
Поперечные балки	Гншв.236×70	Гншв.236×70	Гншв.236×70
Оголовок	160х160х8(С245)	160х160х8(С245)	160х160х8(С245)
2,5	Стойка	Ф325х8 (С245)	Ф325х8 (С245)	Ф325х8 (С245)
Фундамент	2.7×1.9×0.5м	3×2.1×0.5м	3.6×2.1×0.5м
Анкера	М 30	М 30	М 30
Поперечные балки	Гншв.236×70	Гншв.236×70	2 гншв.236×70
Оголовок	160х160х8(С245)	160х160х8(С245)	160х160х8(С345)
3	Стойка	Ф325х8 (С245)	Ф325х8 (С245)	Ф325х10 (С245)
Фундамент	3×1.9×0.5 м	3.6×2.1×0.5м	4×2.1×0.5м
Анкера	М 30	М 30	М36
Поперечные балки	Гншв.236×70	Гншв.236×70	2 гн.шв.236×70
Оголовок	160х160х8(С245)	160х160х8(С245)	160х160х8(С345)
3,5	Стойка	Ф325х8 (С245)	Ф325х8 (С245)	Ф325х10 (С245)
Фундамент	3,4×1.9×0.5м	3.8×2.1×0.5м	4.2×2.1×0.5м
Анкера	М 30	М 30	М36
Поперечные балки	Гншв.236×70	Гн.шв.236×70	2 гншв.236×70
Оголовок	160х160х8(С245)	160х160х8(С245)	160х160х8(С345)
4	Стойка	Ф325х8 (С245)	Ф325х10 (С245)	Ф325х10 (С345)
Фундамент	3.6×1.9×05м	4×2.1×0.5м	4.4×2.1×0.5м
Анкера	М 30	М36	М36
Поперечные балки	Гншв.236×70	Гн.шв.236×70	2 гншв.236×70
Оголовок	160х160х8(С245)	160х160х8(С245)	160х160х8(С345)
4,5	Стойка	Ф325х8 (С245)	Ф325х10 (С345)	Ф325х10 (С345)
Фундамент	3.8×1.9×0.5м	4.2×2.1×0.5м	4.6×2.1×0.5м
Анкера	М 30	М36	М36
Поперечные балки	Гншв.236×70	2 гншв.236×70	2 гншв.236×70
Оголовок	160х160х8(С245)	160х160х8(С245)	160х160х8(С345)
5	Стойка	Ф325х10 (С245)	Ф325х10 (С345)	—
Фундамент	4×1.9×0.5 м	4.4x21x0.5м	—
Анкера	М36	М36	—
Поперечные балки	Гншв.236×70	2 гншв.236×70	—
Оголовок	160х160х8(С245)	160х160х8(С345)	—

 наверх

Расчёт и выбор ветрогенератора

На что нужно обращать внимание при выборе ветрогенератора. Для начала поймите, что зарубежные дорогие модели необязательно будут оптимальным решением

Здесь нужно исходить из ваших потребностей в выработке электричества. Так, что подсчитайте, сколько электричества вы будете расходовать.

Ветрогенератор с геликоидным ротором

Мощность ветрогенератора напрямую зависит от диаметра того круга, который образуют лопасти. Приблизительно можно вычислить мощность по следующей формуле:

P = D^2 * R^3 / 7000, где

D – диаметр лопастей;

R – скорость ветра.

Если диаметр будет равен 1,5 метра, а скорость в вашей местности 5 метров в секунду, то мощность будет примерно 0,04 киловатта. Как видно мощность можно увеличить двумя способами: наращивая диаметр и скорость ветра. Причём последний параметр от нас не зависит

Обращайте внимание при покупке и на ёмкость аккумуляторов. Штиль может быть практически везде, кроме прибрежных зон

И в такие периоды ваши электроприборы будут брать электричество от аккумуляторов. Их ёмкость ограничена. Поэтому лучше дополнительно иметь резервное питание.

Какое количество электроэнергии требуется обычной семье? В рядовой квартире у нас набегает за месяц примерно 360 кВтч. Ветрогенератор мощностью 5 киловатт выработает это количество даже при небольшой скорости ветра, какая обычно бывает в средней полосе России. А вот если энергопотребление велико (к примеру, стоит электрообогреватель, электрокотёл и т. п.), то ветрогенератора мощностью в 5 киловатт уже не хватит. Если только он не установлен у берега моря или крупного водоёма.
 

Немного о стоимости

http-equiv=»Content-Type» content=»text/html;charset=UTF-8″>href=»https://vremya-stroiki.net/wp-content/uploads/2018/04/Vetrogenerator-rossiyskogo-proizvodstva.jpg»>Цена оборудования напрямую зависит от его типа, мощности и страны производства. Несколько примеров самых популярных моделей с мощьностью:

• Exmork (производство Китай) – 280 000 руб.
• ВЭУ-5000-7-3 (российское производство) – 282 000 руб.
• WH16.5-50000W (Германия) – 1 500 000 руб.
• EDS-GROUP FALCON EURO  (с вертикальной осью) – 350 000 руб.

Как видите разброс цен очень большой. В среднем установка на 1 кВт обойдется от 25 000 до 300 000 рублей. Более дорогие модели имеют ряд значительных преимуществ, от более высокого КПД до различных дополнительных функций.

Общие рекомендации

Очевидно, что для выбора наиболее оптимального диаметра винта ветрогенератора необходимо знать среднюю скорость ветра на месте планируемой установки. Количество электроэнергии, произведенной ветряком возрастает в кубическом соотношении с повышением скорости ветра. Например, если скорость ветра увеличится в 2 раза, то кинетическая энергия, выработанная ротором, увеличится в 8 раз. Поэтому можно сделать вывод, что скорость ветра является самым важным фактором, влияющим на мощность установки в целом.

Для выбора места установки ветрогенерирующей электроустановки наиболее подойдут участки с минимальным количеством преград для ветра (без больших деревьев и построек) на расстоянии от жилого дома не менее 25-30 метров (не забывайте, что ветрогенераторы весьма громко гудят во время работы). Высота расположения центра ротора ветряка должна быть не менее чем на 3-5 метров выше ближайших построек. На линии ветреного прохода деревьев и построек быть не должно. Для расположения ветрогенератора наиболее подойдут вершины холмов или горные хребты с открытым ландшафтом.

В случае, если ваш загородный дом не планируется подключать к общей сети, то следует рассмотреть вариант комбинированных систем:

• ВЭС + Солнечные батареи
• ВЭС + Дизель

Комбинированные варианты помогут решить проблемы в регионах, где ветер переменчивый или зависит от времени года, а также данный вариант является актуальным для солнечных батарей.

Реновированные ветрогенераторы – что это такое?

Ветроэнергетическое оборудование может считаться одним из самых надежных, если не самым надежным, в энергетике. Причина тому не только высокие технологии, применяемые при его изготовлении, но и относительно небольшие нагрузки, которым оно подвергается. Поэтому ветрогенераторы исправно служат многие годы, часто превышающие 20 лет. Поскольку каждый ветропарк, и каждый ветрогенератор привязаны к конкретному участку земли, целесообразно при достижении срока окупаемости конкретного проекта, то есть при возврате инвестиций, вложенных в него, и получении планируемой прибыли, заменять ветропарк или ветрогенератор на более мощные. Имеющиеся ветрогенераторы обычно находятся в исправном состоянии, и их целесообразно реализовать как «ветрогенераторы с пробегом» или «ветрогенераторы, бывшие в употреблении». Мировой рынок такого оборудования в мире очень велик. Также велик и спрос на такое оборудование. Причина – большая загрузка компаний, производящих ветроэнергетическое оборудование. Как правило, лишь небольшая часть такого «б/у» оборудования уже демонтирована и находится на складе.

“Б/у” ветрогенераторы проходят предпродажную подготовку по специальным регламентам работ и становятся т.н. «реновированными». Обычно при реновировании проводят следующие работы: замена подшипников в редукторе независимо от их износа, дефектовка и ремонт шестерен редуктора, генератора, рамы, лопастей, покраска. После работ по реновированию ветрогенераторы отправляются к своему новому владельцу. Как правило, после продажи такого оборудования на него распространяется гарантия сроком в один год.

Пример расчета лопастей из 160-й трубы для данного генератора

быстроходность

Самый лучший результат я получил из 160-й трубы при диаметре 2,2м и быстроходности Z3,4 — лопастей 6шт, но такой диаметр винта из трубы 160мм лучше не делать, слишком тонкие и хлипкие лопасти получатся. При 3м/с номинальные обороты винта составили 84об/м и мощность винта 25ватт, то-есть примерно подходит. Надо конечно с запасом на КПД генератора, но 160-я труба и так тонкая и скорее всего уже при 7м/с будет наблюдаться флаттер. Но для примера пойдет

Теперь если изменять скорость ветра в таблице, то видно что мощность винта и его обороты будут примерно совпадать с параметрами винта, что нам и требуется, так-как важно чтобы винт был не перегружен и не недогружен — иначе пойдет вразнос на большом ветре.
>

Так при разном ветре я получил такие данные винта. Ниже на скриншоте данные винта при 3м/с, максимальная мощность винта (КИЭВ) при быстроходности Z3,4 Обороты и мощность при этом примерно совпадают с мощностью генератора при этих оборотах

Обороты генератора 100об/м- 2 Ампер 30 ватт
>

Далее вводим скорость 5м/с, это как видно на скриншоте 141об/м винта и мощность на валу винта 124 ватта, тоже примерно совпадает с генератором. Обороты генератора 150об/м — 8 Ампер 120 ватт

При 7м/с винт начинает по мощности обходить генератор и естественно недогруженный набирает большие обороты, по этому быстроходность я поднял до Z4 , получилось тоже примерное совпадение по мощности и оборотам с генератором. Обороты генератора 200об/м -14 Ампер 270 ватт

При 10м/с винт стал гораздо мощнее генератора при номинальной быстроходности так-как мало-оборотистый и не может раскрутить генератор быстрее. Так при Z4 мощность винта 991ватт, а обороты всего 332об/м. Обороты генератора 300об/м — 26 Ампер 450 ватт. Но недогруженный генератор позволяет раскрутится винту до быстроходности Z5 и выше, при этом КИЭВ винта падает, а следовательно и мощность, но при этом возрастают обороты, по этому получилось так что винт раскрутит генератор немного больше, но сам при этом потеряет в мощности и где то наступит баланс. Данные при этом примерно совпадут с генератором, но винт явно по мощности обгоняет генератор, по-этому при этом ветре пора делать защиту уводом винта из под ветра.

Так мы подогнали винт из ПВХ трубы диаметром 160мм под генератор. Сразу скажу что именно шести-лопастной винт такой быстроходности оказался самым подходящим. А так можно считать винт любого диаметра и количества лопастей. Просто трех-лопастной винт диаметром 2,3м для этого генератора оказался слишком скоростным и он не набрал бы обороты для своего максимального КИЭВ, так-как генератор сразу бы его начал тормозить.

По этому увеличением количества лопастей я понизил обороты винта и сохранил его мощность. Так винт получился подходящим под генератор, но 160-я труба внесла свои ограничения, в частности и так диаметр слишком большой и на ветру от 7м/с винт с хлипкими и тонкими лопастями скорее всего получит флаттер, и будет рокотать как взлетающий вертолет. Да и этим винтом мы снимаем с генератора грубо говоря при ветре 10м/с всего ватт 600-700, а можно в два раза больше, если поднять быстроходность винта и немного увеличить его диаметр.

Ниже скриншот с вкладки «Геометрия лопасти». Это размеры для вырезания лопасти из трубы

Принципы изготовления лопастей для ветрогенератора своими руками

Зачастую главной сложностью становится определение оптимальных размеров, так как от длины и формы лопастей ветрогенератора зависит его производительность.

Материалы и инструменты

В основу закладываются следующие материалы:

• фанера либо древесина в другой форме;
• стекловолоконные листы;
• алюминиевый прокат;
• ПВХ-трубы, комплектующие для пластиковых трубопроводов.

Лопасти для ветрогенератора своими руками

Выбирают один вид из того, что есть в наличии в виде остатков после ремонта, к примеру. Для их последующей обработки понадобятся маркер либо карандаш для черчения, лобзик, наждачная бумага, ножницы по металлу, ножовка.

Чертежи и расчеты

Если идет о маломощных генераторах, производительность которых не превышает отметки в 50 ватт, для них изготавливают винт по приведенной ниже таблице, именно он способен обеспечить высокие обороты.

Далее рассчитан низкооборотный трехлопастной винт, имеющий высокий стартовый показатель страгивания. Эта деталь будет полноценно обслуживать высокооборотистые генераторы, производительность которых достигает 100 ватт. Винт функционирует в тандеме с шаговыми моторами, низковольтными маломощными двигателями, автомобильными генераторами со слабыми магнитами.

С точки зрения аэродинамики чертеж винта должен выглядеть следующим образом:

Изготовление из пластиковых труб

Канализационные ПВХ-трубы считаются самым удобным материалом, при конечном диаметре винта до 2 м подойдут заготовки с диаметром до 160 мм. Материал привлекает простотой обработки, доступной стоимостью, повсеместной распространенностью и изобилием уже проработанных чертежей, схем

Важно выбрать качественный пластик, чтобы предотвратить растрескивание лопастей

Наиболее удобна продукция, представляющая собой ровный желоб, ее нужно лишь подрезать в соответствии с чертежом. Ресурс не боится воздействия влаги и нетребователен в уходе, но может стать хрупким при минусовых температурах.

Выполнение лопастей из алюминиевых заготовок

Такие винты характеризуются долговечностью и надежностью, они устойчивы к внешним воздействиям и весьма прочны. Но нужно учитывать, что они получаются в итоге более тяжелыми, если сравнивать с пластиковыми, колесо в этом случае подвергается скрупулезной балансировке. Несмотря на то, что алюминий считается довольно податливым, работа с металлом подразумевает наличие удобных инструментов и минимальных навыков обращения с ними.

Форма подачи материала может затруднить процесс, так как распространенный листовой алюминий превращается в лопасти только после придания заготовкам характерного профиля, с этой целью предварительно нужно создать специальный шаблон. Многие начинающие конструкторы сначала изгибают металл по оправке, после чего переходят к разметке и вырезанию заготовок.

Лопасти из алюминиевых заготовок

Алюминиевые лопасти проявляют высокую устойчивость к нагрузкам, не реагируют на атмосферные явления и температурные перепады.

Винт из стекловолокна

Его предпочитают специалисты, так как материал капризен и сложен в обработке. Последовательность действий:

• вырезают деревянный шаблон, натирают его мастикой или воском – покрытие должно отталкивать клей;
• сначала выполняют одну половинку заготовки – шаблон намазывают слоем эпоксидки, сверху укладывают стеклоткань. Процедуру оперативно повторяют, пока первый слой не успел высохнуть. Таким образом заготовка получает требуемую толщину;
• аналогичным способом выполняют вторую половинку;
• когда клей застынет, обе половинки можно будет соединить эпоксидкой с тщательной шлифовкой стыков.

Торец оснащается втулкой, посредством которой изделие соединяется со ступицей.

Как сделать лопасть из древесины?

Это сложная задача ввиду специфичной формы изделия, к тому же все рабочие элементы винта в итоге должны получиться идентичными. Минусом решения также признается необходимость в последующей защите заготовки от воздействия влаги, для этого ее красят, пропитывают маслом или олифой.

Древесина не желательна в качестве материала для ветрового колеса, так как склонна к растрескиванию, короблению, гниению. Из-за того, что она быстро отдает и впитывает влагу, то есть меняет массу, произвольно корректируется баланс крыльчатки, это негативно сказывается на эффективности конструкции.

Расчетное значение ветровой нагрузки

Нормативное значение ветровой нагрузки (1) составляет:

\({w_n} = {w_m} + {w_p} = 0,1 + 0,248 = {\rm{0,348}}\) кПа. (20)

Итоговое расчетное значение ветровой нагрузки, по которому далее будут определяться усилия в сечениях молниеприемника, основано на нормативной величине, с учетом коэффициента надежности:

\(w = {w_n} \cdot {\gamma _f} = {\rm{0,348}} \cdot 1,4 = {\rm{0,487}}\) кПа. (21)

Частые вопросы (FAQ)

От чего зависит частотный параметр в формуле (6)?

частотный параметр зависит от расчетной схемы и условий ее закрепления. Для стержня, у которого один конец жестко заделан, а второй — свободен (консольная балка), частотный параметр равен 1,875 для первой формы колебаний и 4,694 — для второй .

Что означают коэффициенты \({10^6}\), \({10^{ — 8}}\) в формулах (7), (10)?

эти коэффициенты приводят все параметры к одним единицам измерения (кг, м, Па, Н, с).

Окупаемость и эффективность

Стоимость ветрогенератора сама по себе немаленькая. А помимо него ещё нужно будет купить аккумуляторы, инвертор, контроллер, мачту, провода и т. п. Сейчас распространены модели ветрогенераторов мощностью 300 ватт. Это достаточно слабые модели, которые вырабатывают свои 300 ватт-час в случае ветра 10-12 метра в секунду, а при ветре 4-5 метра в секунду вырабатывается 30-50 ватт-час. Подобных установок хватает для обеспечения светодиодного освещения и питания мелкой электроники. Не нужно рассчитывать, что от этого ветрогенератора вы сможете обеспечить телевизор, микроволновку, холодильник и полноценное освещение. Стоимость маломощных ветрогенераторных установок стартует от 15-20 тысяч рублей. В комплект не входят аккумуляторы, инвертор и мачта. Полноценный комплект будет стоить не меньше 50 тыс. р.

Когда вы собираетесь обеспечить электричеством дом и небольшое подсобное хозяйство, потребуется ветрогенератор 3-5 киловатт. Цена такой ветряной установки лежит в интервале 0,3-1 миллион рублей. В стоимость входит контроллер, мачта, инвертор, аккумуляторы.

Как вам статья?