Ветряные генераторы электроэнергии для домашнего использования

Конструируем ветрогенератор самостоятельно

просто необходим,схема устройства,

Описание работы со всеми схемами, чертежами и пошаговыми инструкциями (иногда даже с фото) вам выдаст любая поисковая система. Однако не спешите приступать к работе по первой же попавшейся инструкции. Лучше сначала детально изучить принцип действия и процесс сборки нескольких конструкций, выбрать ту, которая подходит вам по мощности, доступности деталей и сложности изготовления, и только потом приступать к работе.

Итак, в каждом самодельном ветряке должны быть:

• лопасти;
• генератор;
• мачта;
• а также установка, преобразующая электрический ток.

Каждую из этих деталей можно изготовить самостоятельно или переделать из уже существующей. Так, например, для изготовления лопастей подойдут трубы из ПВХ или алюминия. Есть также схемы изготовления их из дерева или стеклопластика. Все эти способы изготовления лопастей подходят для горизонтальных ветряков, которые рекомендуют специалисты для самодельного домашнего или дачного ветряка. Лопасти же вертикального устройства легко изготовить из пластиковой или металлической бочки.

Способов изготовления генератора тоже существует немало. Один из самых распространенных — это самостоятельно собранный на основе неодимовых магнитов дисковый генератор. Его недостаток — это высокая цена магнитов и их большое количество, достоинством же является простота сборки.

Еще один способ — переделать готовый генератор асинхронного электродвигателя. В этом случае достаточно переточить ротор и перемотать катушки статора. Последнее — самая сложная часть процесса. Тем не менее, и она вполне осуществима в домашних условиях.

В качестве мачты послужит стальная труба длиной не менее пяти с половиной метров.

Сборка деталей в единую конструкцию осуществляется по схеме, найти которую нетрудно при помощи поисковиков. Главное, суметь в ней разобраться.

Конечно, собрать ветрогенератор своими руками — задача, которая под силу не каждому. Кому-то купить его гораздо проще, чем разбираться в процессе наклеивания неодимовых магнитов или перемотке катушек статора.

Как выбрать ветряную электростанцию

Главным параметром ветряной электростанции является ее мощность. Необходимо помнить, что своего пикового значения она достигает только при максимальной скорости вращения. А для того чтобы добиться максимальной скорости, необходимо обеспечить подходящую высоту установки ветряка и выбрать модель с оптимальным количеством лопастей. В большинстве случаев потребители останавливаются на трехлопастных моделях. Если выбрать модель мощностью 3 кВт, то этого вполне хватит для большинства нужд.

Для семьи из четырех человек месячное потребление электроэнергии составляет около 350-400 кВт – ориентируйтесь на эту цифру и на потребление бытовых электроприборов.

Кроме ветряков, советуем вам также присмотреться и к солнечным батареям. В зависимости от климатических и географических условий такой вид получения энергии может оказаться даже более выгодным.

Если энергия от ветряной электростанции будет тратиться не только на освещение и работу маломощной бытовой техники, потребуется более мощная модель. Это актуально при использовании микроволновых печей, множества морозильных камер, электропечей и прочих электроприборов. Впрочем, для приготовления еды лучше задействовать газовое оборудование, работающее на сжиженном газе.

Поговорим о производителях – наибольшим спросом пользуются ветрогенераторы из Европы, в частности – из Германии и Австрии. Отзывы владельцев говорят, что именно здесь изготавливаются самые надежные и долговечные агрегаты, способные прослужить до 30-40 лет. Востребованы и ветряки российского производства – они отличаются ценовой доступностью. Что касается китайской продукции, то она не только дешевая, но и не самая надежная.

Виды ветрогенераторов

Сам генератор приводится во вращение с помощью лопастей. За счет этих лопастей ветровые электростанции подразделяются на две большие категории:

• C горизонтальной осью – генератор здесь располагается горизонтально, а лопасти направлены по основному направлению ветра. Для того чтобы получить от ветра максимум энергии, ветряки снабжаются килем, который заставляет генератор с лопастями поворачиваться по направлению самого мощного потока;
• С вертикальной осью – таким ветряным электростанциям совершенно все равно, в какую сторону дует ветер.

Существует великое множество дизайнов ветряков самой причудливой формы. Это обусловлено в первую очередь большим количеством внешних факторов, значительно влиящих на КПД всей системы.

Ветровые генераторы с горизонтальной осью подходят для использования там, где ветер дует преимущественно в одну сторону. Они отличаются своей дешевизной, простотой конструкции и повышенной мощностью. Что касается моделей с вертикальной осью, то они могут работать в самых сложных условиях, например, при постоянно изменяющемся направлении ветра. Стоят они дороже, но КПД у них меньше, чем у горизонтальных моделей.

Подбирая ветряк для частного дома, необходимо ориентироваться на местную розу ветров. Если наблюдения показывают наличие ветровых потоков, постоянно дующих в одном и том же направлении, целесообразно приобрести ветряную электростанцию с горизонтальной осью. Если ветер каждый день дует в разных направлениях, следует потратиться и приобрести вертикальный ветряк.

Что говорит закон?

Никаких законодательных нормативов, запрещающих использование ветрогенераторов, не существует. Во всяком случае, мощностью до 75 кВт. Такие устройства приравниваются к бытовым электроустановкам, на которые не требуется никаких разрешений. Установки, имеющие мощность более 75 кВт, считаются промышленными и должны пройти сертификацию, что существенно усложняет их использование.

Возможны проблемы иного характера. Например, в регионе может быть установлено ограничение по допустимой высоте мачты для ветряка. Есть подобные нормы для установки мачт вблизи аэродромов, линий электропередач, излучающих антенн радиостанций и т.д. Нарушение региональных правил может стать причиной судебного решения, запрещающего использование ветряка полностью или предписывающего привести состояние сооружения в установленную норму.

Налогообложение

Не менее частым вопросом является налогообложение ветрогенераторов. Здесь необходимо четко различать, с какой целью производится выработка электроэнергии. Если имеются продажи, то налог платить придется, но если установка используется для собственных нужд, то никакого налогообложения не предусмотрено, поскольку платы за ветер пока еще не ввели.

В таких случаях правильным решением станет игнорирование подобных претензий. Пусть подают в суд, где доказывают свою правоту, если это возможно

Для пользователя ветряка важно понимание, что он никаких нормативов не нарушает, пользование ресурсами в данном случае не требует лицензирования, так как ресурс неисчерпаемый. Если нет нареканий со стороны соседей, то все в порядке, использование ветрогенератора вполне законно

Устройство и особенности использования ветряка

Ветрогенераторы редко используют в качестве главных источников электроэнергии, а вот как дополнительные или альтернативные они идеальны.

Это хорошее решение для дач, частных домов, расположенных в местностях, где часто бывают проблемы с электричеством.

Сборка ветряка из старых бытовых приборов и металлолома – это реальные действия для защиты планеты. Мусор – настолько же актуальная экологическая проблема, как и загрязнение окружающей среды продуктами сгорания углеводородов

Самодельный ветрогенератор из шуруповерта, автомобильного генератора или двигателя стиральной машины обойдется буквально в копейки, зато поможет сэкономить приличные суммы на счетах за энергоресурсы.

Это неплохой вариант для рачительных хозяев, которые не хотят переплачивать и готовы приложить некоторые усилия для сокращения расходов.

Нередко для изготовления ветряков своими руками используют автомобильные генераторы. Они не так привлекательно выглядят, как конструкции промышленного производства, зато вполне функциональны и покрывают часть потребностей в электроэнергии

Стандартный ветрогенератор состоит из нескольких механических устройств, функция которых заключается в преобразовании ветровой кинетической энергии в механическую, а после – в электрическую. Рекомендуем посмотреть статью об устройстве ветрогенератора и его принципе работы.

В большинстве своем современные модели оснащены тремя лопастями для увеличения КПД и начинают работать, когда скорость ветра достигает хотя бы 2-3 м/с.

Скорость ветра – принципиально важный показатель, от которого напрямую зависит мощность установки.

В технической документации к ветрогенераторам промышленного производства всегда указываются номинальные параметры скорости ветра, при которых установка работает с максимальным КПД. Чаще всего этот показатель составляет 9-10 м/с.

Главные достоинства ветра как источника энергии – возобновляемость и неичерпаемость. Люди издавна изобретают различные приспособления, позволяющие рационально использовать силу стихии, и ветрогенератор – одна из удачных попыток обуздать ветер

Есть также и параметры предельно допустимой скорости ветра – 25 м/с. При таких показателях КПД ветряка уже существенно снижается, т.к. лопасти установки меняют положение. Если речь идет о самодельной конструкции, трудно определить ее технические характеристики.

Имеет смысл ориентироваться на усредненные показатели и рассчитать количество энергии, необходимое для основных нужд.

Если же вам нужно смастерить самодельный ветряк на 220В, рекомендуем вам ознакомиться с подробной инструкцией по сборке.

Производители

Сегодня производство ветрогенераторов налажено во многих странах мира. На рынке можно встретить модели российского производства и агрегаты из Китая. Из отечественных производителей самыми востребованными считаются такие фирмы:

• «Ветро-Свет»;
• Rkraft;
• «СКБ Искра»;
• «Сапсан-Энергия»;
• «Ветроэнергетика».

Большой популярностью также пользуются зарубежные фирмы-производители генераторов электроэнергии:

• Goldwind – Китай;
• Vestas – Дания;
• Gamesa – Испания;
• Suzion – Индия;
• GE Energy – США;
• Siemens, Enercon – Германия.

Однако стоит помнить, что применение таких ветрогенераторов подразумевает использование дорогого ремонта, а также запасных частей, найти которые в отечественных магазинах практически невозможно. Стоимость агрегатов для производства электроэнергии обычно зависит от особенностей конструкции, мощности и фирмы-производителя.

Типы ветряных электростанций

Существуют следующие критерии для классификации ветряных электростанций:

1. Количество лопастей. Ветродвигатели с числом лопастей до 4 именуются малолопастными и быстроходными. С количеством лопастей от 4 и более многолопастными и тихоходными. Деление по этому критерию обусловлено тем, что чем меньше число лопастей, тем, при прочих равных условиях, ветродвигатель имеет большее число оборотов.
2. Номинальная мощность. Критерий достаточно условен, но применяется следующая градация: до 15 кВт бытовые (для частных домов, портативные), 15-100 кВт полупромышленные (для небольших ферм, магазинов, насосных станций), 100 квт- единицы МВт промышленные – предназначены для генерации энергии, используемой большим количеством потребителей.
3. Направление оси вращения. Этот критерий является самым основным, так как влияет на основные характеристики ветряка:
   • С горизонтальной осью вращения. Чаще всего двух или трёхлопастные, быстроходные. К достоинствам таких устройств относятся: быстроходность, а значит более простой генератор; высокий коэффициент использования энергии ветра и, как следствие, более высокий КПД; простота конструкции. К недостаткам относят: высокий уровень шума, необходимость высокой мачты для установки.
   • С вертикальной осью вращения. Известно много разновидностей по конструктивному исполнению – ветрогенераторы Савониуса, роторы Дарье, геликоидный ротор, многолопастные ветрогенераторы. По мнению автора статьи достоинства всех таких конструкций, весьма сомнительны. Эти устройства имеют сложную конструкцию, требуют сложного генератора, имеют низкий коэффициент использования энергии ветра (0,18-0,2 против 0,42 у горизонтальных). К достоинствам относят малый уровень шума, возможность установки на небольшой высоте.

Домашняя ветряная электростанция AERO E

Какой преобразователь напряжения купить: производители и цены

Рынок инверторов довольно насыщен. Можно выбрать устройство под любые задачи и цели. На отечественном рынке популярностью пользуются как российские, так и зарубежные аналоги.

Рассмотрим стоимость инверторов от разных производителей:

1. Швейцария. «Xtender XTH/XTM/XTS». Цена: от 75 000 до 90 000 рублей.
2. Германия. «Sunny Island 5048». Цена: 240 000 рублей.
3. Германия. «Schnieder Electric Conext серии XW+». Цена от 240 000 до 500 000 рублей.
4. Китай. «Prosolar PV Hybrid». Цена от 80 000 рублей.
5. Россия. «МАП «Энергия» SIN». Цена от 35 000 рублей.

Стоимость инвертора зависит от его типа, мощности, а также систем защиты и страны производителя.

Если вы хотите получать зеленую энергию без сбоев и поломок оборудования — обязательно уделите должное внимание выбору инвертора. Он способен не только защитить приборы от нестабильной работы сети, но и выступить в качестве АКБ

Внимательно рассчитывайте потребление приборов, а также пиковую нагрузку потребления. Отдавайте предпочтение моделям с модифицированной синусойдой. Так вы обезопасите все электрические приборы у себя в доме.

Как работает ветрогенератор?

Для ответа на этот вопрос сначала рассмотрим его устройство.

В любой ветроустановке обязательно должны быть:

• лопасти, которые вращаются под действием ветра и приводят в движение ротор;
• генератор, вырабатывающий переменный ток;
• контроллер, управляющий лопастями и преобразующий электричество, идущее от генератора, в постоянный ток, необходимый для зарядки аккумулятора;
• аккумуляторные батареи, способные накапливать электроэнергию и выравнивать её;
• инвертор — устройство, превращающее постоянный ток, идущий из аккумулятора, в переменный, от которого светятся лампочки, работают холодильники, телевизоры и другие электроприборы;
• мачта, поднимающая лопасти как можно выше над поверхностью земли.

Схему работы устройства в самом упрощенном виде можно представить так: ветер вращает лопасти, которые, в свою очередь, приводят в движение ротор. Далее происходит превращение механической энергии в электрическую.

Вращаясь, ротор генератора вырабатывает трехфазный переменный ток, от которого электроприборы работать не могут, поэтому его нужно преобразовать.

С этой целью в конструкции ветряка предусмотрены контроллер. Он превратит ток, идущий с генератора, в постоянный. От последнего заряжаются аккумуляторные батареи. Проходя через них, ток поступает на инвертор, где и приобретает характеристики, приемлемые для работы наших электроприборов. Из постоянного он вновь становится переменным, но с уже привычными нам показателями: однофазным, с напряжением в 220 В и частотой в 50 Гц.

3 Ветряная электроэнергетика – плюсы и минусы

На первый взгляд, использование ВЭУ для снабжения частного дома электричеством не имеет недостатков. К сожалению, это не так. При работе установка издает громкие звуки, вызывающие дискомфорт у жильцов дома и соседей. В Европе допустимый уровень шума ветряных генераторов закреплен законодательством. Кроме того, европейцы останавливают работу ВЭУ во время сезонного перелета птиц (еще одно требование закона).

В России ветрогенераторы пока встречаются редко и их эксплуатация не ограничивается нормативно-правовыми актами. Правда, учитывая мнение соседей и комфорт близких, владельцы ВЭУ устанавливают их вдали от жилых домов. Однако большинство ограничений касаются устаревших моделей. Современный ветрогенератор для частного дома работает практически бесшумно.

Главный минус ветряных установок — сильный шум при работе

Недостатки с лихвой перекрывают достоинства ветряных электрических установок. Для функционирования ВЭУ не требуется никакого топлива, а энергия ветра будет на планете до тех пор, пока есть атмосфера и светит солнце. Конечно, начать пользоваться бензиновым или дизельным генератором проще, чем ВЭУ. Но ветряк не придется регулярно подпитывать топливом.

Есть одно обстоятельство, накладывающее ограничение на использование ветрогенератора в качестве основного источника электроэнергии. Во многих регионах РФ гарантировать постоянное движение воздушных масс (ветров) невозможно. Поэтому ВЭУ, как правило, вступает в качестве дополнительного источника энергии.

Типы ветрогенераторов

Ветряки можно различать по: – количеству лопастей; – типу материалов лопастей; – вертикальному или горизонтальному расположению оси установки; – шаговому варианту лопастей.

По конструкции ветрогенераторы делятся по количеству лопастей, одно, двухлопастные, трехлопастные и многолопастные. Наличие большого числа лопастей позволяет вращать их очень малому ветру.  Конструкцию лопастей можно разделить на жесткую и парусную. Парусные ветряки дешевле других, но нуждаются в частом ремонте.

Один из видов ветрогенераторов – горизонтальный

Ветрогенератор вертикального исполнения начинают вращаться при малом ветре. Им не нужен флюгер. Однако по мощности они уступают ветрякам с горизонтальной осью. Шаг лопастей ветрогенераторов может быть фиксированным или изменяемым. Изменяемый шаг лопастей дает возможность увеличивать скорость вращения. Эти ветряки дороже. Конструкции ветряка с фиксированным шагом надежны и просты.

Вертикальный генератор

Эти ветряки менее затратные в обслуживании, так как устанавливаются на небольшой высоте. Также они имеют меньше движущихся частей, легче в ремонте и производстве. Такой вариант установки нетрудно изготовить своими руками.

Ветрогенератор вертикального исполнения

Конструкция ветрогенератора с оптимальными лопастями и своеобразным ротором дает высокий КПД и не зависит от направления ветра. Ветрогенераторы вертикальной конструкции бесшумные. Вертикальный ветрогенератор имеет несколько типов исполнения.

Ортогональные ветрогенераторы

Ортогональный ветрогенератор

Такие ветряки имеют несколько параллельных лопастей, которые устанавливаются на расстоянии от вертикальной оси. На работу ортогональных ветряков не влияет направление ветра. Устанавливаются они на уровне земли, что облегчает монтаж и эксплуатацию установки.

Ветрогенераторы на основе ротора Савониуса

Ветрогенераторы на основе ротора Савониуса

Лопасти этой установки представляют собой особые полуцилиндры, которые создают высокий крутящий момент. Из недостатков этих ветряков можно выделить большую материалоемкость и не высокую эффективность. Для получения высокого крутящего момента с ротором Савониуса устанавливают еще ротор Дарье.

Ветряки с ротором Дарье

Наряду с ротором Дарье эти установки имеют ряд пар лопастей с оригинальной конструкцией для улучшения аэродинамики. Достоинством этих установок является возможность их монтажа на уровне земли.

Геликоидный ветрогенераторы.

Они представляют собой модификацию ортогональных роторов с особой конфигурацией лопастей, что дает равномерное вращение ротора. За счет снижения нагрузки на элементы ротора срок их службы увеличивается.

Ветрогенераторы на основе ротора Дарье

Многолопастные ветровые установки

Многолопастные ветровые генераторы

Ветряки такого типа представляют собой измененный вариант ортогональных роторов. Лопасти на этих установках устанавливаются в несколько рядов. Направляет ветровой поток на лопасти первый ряд неподвижных лопастей.

Парусный ветрогенератор

Основное достоинство такой установки – это способность работать при небольшом ветре от 0,5 м/с. Парусный ветрогенератор устанавливается в любом месте, на любой высоте.

Парусный ветрогенератор

Из преимуществ можно выделить: маленькую скорость ветра, быструю реакцию на ветер, легкость конструкции, доступность материала, ремонтопригодность, возможность изготовить ветряк своими руками. Недостаток – это возможность поломки при сильном ветре.

Ветрогенератор горизонтальный

Ветрогенератор горизонтальный

Эти установки могут иметь разное число лопастей

Для работы ветрогенератора важно выбрать правильное направление ветра. Эффективность работы установки достигается небольшим углом атаки лопастей и возможности их регулировки

У таких ветрогенераторов небольшие габариты и вес.

Основные рекомендации к расчету

Двигатели

У первых стоят магниты ферритовые, а требуются более производительные ниодимовые. Для эффективной работы вторых требуются большие обороты, развивать которые ветряк не может.

Самостоятельный монтаж и намотка обмоток от изготовителя требуют большой точности и терпения. Мощность такого самодельного устройства не превышает 2—Вт.

Они оптимально отвечают требованиям, предъявляемым к устройствам, работающим с вертикальным ветровым колесом, и заряжающим аккумулятор. Выдаваемая мощность в этом случае моет достигать 1 кВт.

Изготовление винтов

Второй состоит из прикрепленных к центральной пластине изогнутых легких трубок. Лопасти, обладающие большой парусностью, крепятся шарнирами. Это исключает их деформацию и складывание при сильных порывах ветра.

Какая форма лопасти является оптимальной

Один из главных элементов ветрогенератора – комплект лопастей. Существует ряд факторов, связанных с этими деталями, которые сказываются на эффективности ветряка:

• вес;
• размер;
• форма;
• материал;
• количество.

Если вы решили сконструировать лопасти для самодельного ветряка, обязательно нужно учитывать все эти параметры. Некоторые полагают, что чем больше крыльев на винте генератора, тем больше энергии ветра можно получить. Другими словами, чем больше, тем лучше.

Однако, это далеко не так. Каждая отдельная часть движется, преодолевая сопротивление воздуха. Таким образом, большое количество лопастей на винте требует большей силы ветра для совершения одного оборота. Кроме того, слишком много широких крыльев могут стать причиной образования так называемой «воздушной шапки» перед винтом, когда воздушный поток не проходит сквозь ветряк, а огибает его.

Форма имеет большое значение. От нее зависит скорость движения винта. Плохое обтекание становится причиной возникновения вихрей, которые тормозят ветроколесо

Самым эффективным является однолопастной ветрогенератор. Но построить и сбалансировать его своими руками очень сложно. Конструкция получается ненадежная, хоть и с высоким коэффициентом полезного действия. По опыту многих пользователей и производителей ветряков, самой оптимальной моделью является трехлопастная.

Вес лопасти зависит от ее размера и материала, из которого она будет изготовлена. Размер нужно подбирать тщательно, руководствуясь формулами для расчетов. Кромки лучше обрабатывать так, чтобы с одной стороны имелось закругление, а противоположная сторона была острой

Правильно подобранная форма лопасти для ветрогенератора является фундаментом его хорошей работы. Для домашнего изготовления подходят такие варианты:

• парусного типа;
• крыльчатого типа.

Лопасти парусного типа представляют собой простые широкие полосы, как на ветряной мельнице. Эта модель наиболее очевидна и проста в изготовлении. Однако, ее КПД настолько мал, что эта форма практически не применяется в современных ветрогенераторах. Коэффициент полезного действия в данном случае составляет около 10-12%.

Гораздо более эффективная форма – лопасти крыльчатого профиля. Здесь задействованы принципы аэродинамики, которые поднимают в воздух огромные самолеты. Винт такой формы легче приводится в движение и вращается быстрее. Обтекание воздухом значительно сокращает сопротивление, которое встречает на своем пути ветряк.

Правильный профиль должен напоминать крыло самолета. С одной стороны лопасть имеет утолщение, а с другой — пологий спуск. Воздушные массы обтекают деталь такой формы очень плавно

КПД этой модели достигает значения 30-35%. Хорошая новость заключается в том, что построить крыльчатую лопасть можно и своими руками с применением минимума инструментов. Все основные расчеты и чертежи можно легко адаптировать под свой ветряк и пользоваться бесплатной и чистой энергией ветра без ограничений.

Есть ли выгода в использовании?

Многие остерегаются приобретать ветрогенератор, считая, что в их районе низкий ветропотенциал. Прочитав отзывы людей, которые покупали и устанавливали данную систему лет 5 назад, у большинства возникает боязнь напрасно потратить большие деньги, при этом не получить желаемой отдачи. Но тогда эти агрегаты в доступной ценовой категории были менее качественными и надежными, чем теперь.
Благодаря современным технологиям развитие альтернативной энергетики отечественными производителями достигло неплохих результатов. Можно с уверенностью сказать, что они стали более мощными, надежными, имеют сравнительно невысокую стоимость. Если предоставить человеку, установившему 4 года назад китайский ветрогенератор мощностью 1,5 кВт, продукцию отечественного производителя мощностью 3 кВт, он уже не был бы разочарован.

https://youtube.com/watch?v=62ftgIf-iWM

Для широкого использования энергии ветра существует два препятствия: непостоянство его направления и силы, а также необходимость аккумулирования энергии при отсутствии ветра или малой его мощности. Прежде всего, видимо, надо рассматривать ветрогенератор как один из путей получения дополнительной энергии, позволяющей сократить расход органического топлива.

Выгодно или нет использовать ветрогенератор во многом, конечно, зависит от КПД оборудования. Затраты средств, времени, сил для подключения следует рассчитывать каждому индивидуально.

Как вам статья?