Ветрогенератор для отопления дома: Ветрогенераторы для отопления

Содержание

Ветрогенераторы для отопления

Ветрогенераторы для отопления

Можно ли использовать ветрогенераторы для частного дома и для его отопления? Такой вопрос возникает часто в процессе консультаций о ветряках. Более того, некоторые люди изначально возлагают на ветрогенератор такую задачу. Всё это побудило нас рассмотреть этот вопрос более детально.

Действительно, при наличии сильного ветра ветрогенератор способен дать немалое количество энергии. Но, взглянем на ситуацию трезво. «Трезво» не означает что она безнадёжна. Возможность отопления от ветрогенератора не исключается, но необходимо учитывать ограничения. Решать задачу отопления от ветряка в лоб не получится.

Энергии для отопления нужно действительно много. Поэтому для задачи отопления ветропотенциал конкретного места должен быть значительным. Желательно чтобы среднегодовая скорость ветра была 5 м/с и выше. В противном случае речь можно вести скорее лишь о вспомогательном назначении ветряка для отопления.

Использовать ветрогенераторы для отопления позволяют альтернативные энергетические системы

Однако, если заказчик держит курс на использование альтернативных источников энергии, обеспечить ими отопление можно. Но для этого нужно: как можно лучше утеплить дом, задействовать различные источники энергии и применять отопительные системы, использующие электроэнергию как можно рациональнее. Хотя, даже без таких, требующих заметных финансовых вложений систем, ветрогенератор в период наличия «рабочего» ветра способен подогревать отдельные помещения с помощью воздушных ТЭНов. Для этого ветряк должен комплектоваться контроллером, обеспечивающих работу с ними.

К таким системам я отношу, в первую очередь, системы, позволяющие «умножать» энергию — тепловые насосы. Энергии от ветряка скорее всего не хватит на прямой обогрев масштабных площадей. А вот на питание теплового насоса, почему бы и нет! Так, получив, скажем, 10 кВт/час электроэнергии от ветряка в сутки, мы можем иметь около 40 кВт/час энергии на обогрев от теплового насоса. При рациональном её использовании и хорошо утеплённом доме — это вполне внушительная величина.

Рационально использовать электроэнергию от ветряка позволяет нам также и инфракрасное отопление. Ему посвящён отдельный раздел нашего сайта. Заметим, что, применяя панели инфракрасного обогрева, можно изготовить сразу и систему отопления, и утеплённый потолок, что очень удобно.

 

 

 

Надежный ветряк для отопления и его принцип действия

Обогрев дома — сложная и очень ответственная задача. Расходы на отопление составляют большую часть от всех выплат, и возможность в какой-либо степени снизить их является весьма ценной для владельца дома. Тем более привлекательна возможность организовать отопление в автономном режиме, опираясь только на собственные ресурсы. Такие возможности существуют, хотя для их воплощения необходимо приложить определенные усилия. Рассмотрим вопрос подробнее.

Отопление ветром

Один из способов обогрева дома — радиаторные батареи, распределенные по всему дому и питаемые от источника из сети ЦО или от собственного котла. Нагрев теплоносителя производится в газовых или твердотопливных котлах, иногда используются и электрические нагреватели, но такой способ считается временным или дополнительным, используемым в крайнем случае. Причина такого отношения — дороговизна электроэнергии, которой уходит на подогрев теплоносителя очень много.

При этом, если создать систему, позволяющую вырабатывать собственное электричество, то ситуация в корне меняется. Газ, уголь или иное топливо надо покупать, его невозможно сделать самостоятельно. Электроэнергия — особый вид, ее можно производить самому.

Наиболее распространенными способами являются бензиновые или дизельные генераторы, а в последнее время популярность набирают ветрогенераторы. Они производят энергию, которая используется для нагрева теплоносителя, обеспечивающего обогрев дома. Таким образом, температура в помещениях поддерживается при помощи ветра, что звучит несколько фантастически, но вполне реально.

Принцип действия ветрогенератора

Ветрогенератор — устройство, использующее ветровые потоки для вращения вала, который соединен с генератором электрического тока. Существуют два основных вида ветряков:

  • горизонтальный
  • вертикальный

Горизонтальные конструкции имеют более высокую эффективность, меньшее сопротивление вращению и большую стабильность в работе. При этом, они требовательны к углу атаки ветра на лопасти, что вынуждает создавать устройство наведения на поток (типа флюгера). Кроме того, горизонтальные ветряки нуждаются в подъеме конструкции над землей, причем, чем выше, тем лучше.

Вертикальные роторы (так называется вращающаяся часть ветрогенератора) не зависят от направления ветра, одинаково реагируя на поток с любой стороны. Они очень нетребовательны в обслуживании, точнее, практически не нуждаются в нем. При этом, вертикальные роторы нуждаются в довольно сильном ветре, многие из них «залипают» на слабых потоках и не хотят начинать вращение.

Вращение ротора передается на генератор напрямую или через мультипликатор (редуктор), увеличивающий число оборотов вала. Генератор при вращении вырабатывает электроток, от которого через выпрямитель заряжаются аккумуляторы. С аккумуляторов напряжение подается на инвертор, перерабатывающий постоянный ток в переменный трех- или однофазный с привычными параметрами (220 В или 380 В, 50 Гц). Такая сложная схема используется потому, что вращение ветряка — процесс нестабильный, зависимый от скорости и силы ветра.

Подавать напряжение с генератора напрямую потребителям нельзя, так как оно скачет то к максимуму, то опускается до нуля. Поэтому используется накопитель в виде аккумуляторных батарей, который передает свой заряд на инвертор, выдающий стабильное и одинаковое напряжение.

Схема отопления дома при помощи ветрогенератора

Схема отопления мало отличается от обычной, используемой при использовании собственного котла. Разница лишь в способе нагрева теплоносителя. Нужна емкость, в которой нагревается теплоноситель (вода), соединенная с отопительной системой дома. Самый простой способ — использование температурного подъема воды (гравитационный метод). Горячая вода поднимается вверх, проходит по радиаторам, отдает тепловую энергию и, остывая, возвращается в емкость для повторного нагрева.

Такой метод не требует наличия сложных устройств, но естественная циркуляция — процесс неустойчивый, при некоторых изменениях температур он может прекратиться. Для обеспечения равномерности циркуляции используются насосы, устанавливающие в системе определенное циркуляционное давление и скорость движения теплоносителя. Это делает систему более требовательной к нагреву, точнее, к стабильности температуры теплоносителя.

Подача электроэнергии для отопления должна быть максимально непрерывной. Это еще одна причина использования аккумуляторов и инверторов, позволяющих во время спадания ветра обеспечивать подачу тока на нагреватели. Таким образом, схема проста: ветрогенератор — нагреватели воды — система отопления дома.

Для обеспечения стабильности и непрерывности отопления надо иметь резервный источник нагрева — твердотопливный котел, бензогенератор и т.п.

Как рассчитать теплопотери дома

Теплопотери дома — это величина, тождественная необходимому количеству энергии, затраченной на нагрев. Иными словами, для того, чтобы узнать мощность источника тепла, надо определить теплопотери. Они рассчитываются по формуле:

Q = S ∙ dT / R

  • Где Q — величина теплопотерь
  • S — площадь ограждающих конструкций дома (имеются в виду все конструкции, включая стены, полы, потолки, окна и двери)
  • dT — разница температуры внутри помещения и снаружи. Например, если внутри +20°, а снаружи — -20°, то dT будет составлять 40°.
  • R — тепловое сопротивление конструкции, определяется по таблицам СНиП или определяется самостоятельно.

Для расчета теплопотерь надо вычислить по отдельности их значение для стен, потолка и пола, окон и т. д. Сумма полученных значений покажет общие теплопотери дома, определяющие мощность нагревателя. Это означает, что водонагреватели, осуществляющие подготовку теплоносителя, должны иметь суммарную мощность, равную значению теплопотерь.

На практике мощность нагревателей принимается с некоторым запасом, необходимым на случай сильных морозов. Кроме того, со временем нагреватели начинают терять свои качества, поэтому надо заранее предвидеть эту ситуацию и устанавливать более мощные устройства. Потребуется также блок управления, позволяющий регулировать температуру нагрева, чтобы имелась возможность изменять режим отопления соответственно с температурой наружного воздуха.

Подбор мощности ветряка

КПД нагревателей воды — ТЭНов — равен 100%. Это облегчает подбор мощности ветряка, который должен обеспечивать напряжение и силу тока, достаточные для питания ТЭНов и соответствующие их мощности. Поэтому, рассчитывая теплопотери дома, мы, по сути, одновременно рассчитываем мощности ТЭНов и ветрогенератора. При расчетах обязательно на каждой позиции делать запас мощности, который поможет корректировать ошибки, допущенные при расчетах или спад параметров, произошедший оттого, что попалось некачественное оборудование.

Следует также учитывать, что размеры и объемы дома могут однажды увеличиться, что потребует одновременной замены нагревателей или всей системы. Эту проблему можно в какой-то степени решить заранее, увеличив мощность системы и эксплуатируя ее в режиме, несколько сниженном по сравнению с номиналом.

Кроме того, надо помнить о необходимости полного соответствия всех узлов системы — аккумуляторов, инвертора, контроллера и т.д. Все они должны подходить друг к другу по своим характеристикам, поскольку мощность системы равна мощности самого слабого элемента. Единственный прибор, неподходящий к остальным узлам, создает ситуацию, когда качественное оборудование не в состоянии выдавать номинальные показатели. Поэтому подбором только лишь генератора дело не окончится, надо с одинаковой тщательностью составить весь комплект приборов и устройств.

Рекомендуемые товары

Отопление ветром — выбираем ветрогенератор

«Укротить» энергию ветра и использовать ее на бытовые нужды можно, именно об этом и поговорим

Что нужно для отопления ветром?

Самыми важными компонентами, без которых невозможно вести речь об отоплении ветром, это ветро генератор и сам ветер.

Бытует мнение, что ветрогенераторы оправдывают себя лишь в прибрежных районах и на севере нашей страны. Однако в ходе последних исследований установлено, что в некоторых центральных районах России, например, в Белгородской области, направленные воздушные потоки (проще говоря, ветер) не менее частые гости, чем в Архангельске, а скорость их движения позволяет вести речь об использовании ветра, как наиболее перспективного источника альтернативной энергии.

Устанавливать ветрогенераторы следует на открытой местности, там, где наибольшая вероятность «поймать» воздушный поток.

Принцип действия ветрогенератора

Ветрогенератором называют устройство, предназначенное для преобразования кинетической энергии воздушного потока в механическую энергию вращения ротора, которая затем может быть использована на различные цели. Примером ветрогенератора прошлого является ветряная мельница, в которой механическая энергия ротора приводит в движение жернова, перемалывающие зерно.

В устройстве современных ветрогенераторов в подавляющем большинстве случаев практикуется преобразование механической энергии движения ротора в электрическую энергию, которая, затем аккумулируется и используется по мере надобности. Именно по этой причине ветрогенераторы называют ветроэлектрическими установками, сокращенно ВЭУ.

Условно ветрогенераторы можно разделить на промышленные, коммерческие и бытовые, предназначенные для использования энергии ветра в бытовых целях, в нашем случае на отопление жилища. 3/2,

где: -V — скорость ветра,

-p — плотность воздуха,

S — ометаемая площадь.

Отсюда следует, что производительность ветровой установки прямо пропорциональна скорости ветра и площади контактных поверхностей лопастей ветрогенератора (ометаемой площади). Проще говоря, чем больше лопасти ветрогенератора, тем большего от него можно ожидать.

В то же время, от небольшого устройства, смонтированного на крыше дома и сопоставимого с флюгером по своим размерам, вряд ли следует ожидать высокой производительности и отдачи: обогреть с его помощью дом не удастся, разве только немного подогреть воду в отопительной системе.

В зависимости от конструктивных особенностей различают ветрогенераторы следующих видов:

  • с вертикальной осью вращения, которые в свою очередь могут быть роторными или лопастными

  • с горизонтальной осью вращения или крыльчатые

Наиболее производительными, а, значит, эффективными, являются горизонтально-осевые установки, позволяющие преобразовывать до 30% энергии потока ветра в механическую энергию. Для сравнения у роторных ветрогенераторов этот показатель в лучшем случае составляет 20%.

Подбор ветрогенератора по мощности

Номинальная мощность ветрогенератора, указанная в его паспорте, характеризует его производительность при самых оптимальных условиях эксплуатации и наличии устойчивого воздушного потока. Для обогрева 10 м2 жилого дома в среднем нужен 1 кВт тепловой энергии. Это значит, что ветрогенератор, мощностью 3 кВт обеспечит теплом только 30 м2 жилья. Соответственно для отопления дома большей площади нужен или более производительный ветряк или сразу несколько устройств малой мощности.

Какой он, ветрогенератор?

Для примера можно использовать бытовой ветрогенератор Exmork 3мощностью 3 кВт. Размах его крыльев составляет 4 м. Примерно такие же габаритные размеры у противовеса, необходимого для устойчивого положения крыльчатки в пространстве. Для обеспечения номинальной производительности устройства, ветрогенератор монтируют на специальной штанге, высота которой составляет от 10 метров и более.

Остается добавить, что эксплуатация ветряка неизменно сопровождается вибрацией, а, наиболее восприимчивые граждане сетуют еще и на шум от крутящихся лопастей, поэтому устанавливать их нужно только на отдельно стоящую мачту, желательно на некотором расстоянии от дома. Любая попытка укрепить устройство мощностью более 500 Вт на крыше дома должна рассматриваться, как ошибочная и опасная.

Устанавливают мачту ветряка на специально подготовленный и предварительно рассчитанный фундамент, помня о том, что ветер непредсказуем и может не только обеспечить теплом, но и разрушить ветрогенератор, опрокинув его. Хорошо, если при этом не пострадают люди и постройки, расположенные вблизи.

Все это позволяет вести речь о наиболее характерных особенностях (трудностях), связанных с эксплуатацией ветрогенераторов, с которыми придется столкнуться при принятии решения отапливать дом с помощью энергии ветра. Перечислим их:

  • неправильно сделанный фундамент

  • обледенение, увеличивающее вес лопастей и снижающее мощность устройства

  • выход из строя тормозной системы (разнос устройства)

  • возгорание, возникающее при трении движущихся частей ветрогенератора

  • удар молнии и сопутствующий ему пожар

Для тех, кого не испугали перечисленные трудности, приятным бонусом станет бесплатная электрическая или тепловая энергия, выработка которой вполне окупит затраты на приобретение и эксплуатацию ветрогенератора, повысит самооценку его собственника и, к тому же, поможет сохранить природу для потомков.

Ветрогенератор куплен! Что дальше?

Отапливать дом энергией ветра можно двумя способами:

  • Преобразовать механическую энергию ротора в электрическую энергию, а, затем, с ее помощью включить в работу электрические приборы отопления.

Для этого нужно соответствующее оборудование, в состав которого входит аккумуляторная батарея соответствующей емкости, инвертор, контролер заряда и т.д. Достоинством этого способа использования энергии ветра является взаимозаменяемость: при недостатке поступления электричества в безветренную погоду можно приборы отопления включить в общую электрическую сеть.

К недостаткам следует отнести низкий КПД, сложность эксплуатации оборудования и высокую стоимость аккумуляторных батарей, эксплуатационные характеристики которых пока желают лучшего.

Именно этот способ отопления ветром следует считать наиболее оптимальным и эффективным: удается избежать промежуточного звена преобразования механической энергии в электрическую энергию, что позволяет повысить КПД процесса.

Недостатком прямого получения тепла от энергии ветра является нестабильная работа ветрогенератора (нет ветра, нет тепла). Для компенсации этого явления можно использовать теплоаккумулирующие баки, закладываемые под фундамент дома и нагреваемые при чрезмерной выработке тепла.

Остается добавить, что только с помощью ветрогенератора можно главный недостаток плохой погоды, сильный ветер, сделать ее достоинством!

Ветрогенераторы для электроснабжения и отопления частного дома

Использование энергии ветра для производства электроэнергии потребует как минимум наличие двух компонентов: ветрогенератора и самого ветра. Многие уверены, что использовать ветрогенераторные установки можно только на морских побережьях и на открытой местности, где сильные воздушные потоки будут создавать благоприятные условия для производства электроэнергии. Однако уже доказано, что на Земле в любом регионе можно эффективно эксплуатировать ветрогенераторы. Конечно же нет смысла устанавливать ветрогенератор в лесу или на закрытой со всех сторон площадке в жилом микрорайоне. Для этого понадобится как минимум открытая местность, где вероятность «поймать» воздушные массы будет велика.

Мощность ветрогенератора, т. е. количество электроэнергии, которая будет отдаваться установкой в сеть, определяется скоростью ветра, плотностью воздуха и ометаемой площадью (площадью контактных поверхностей лопастей ветрогенератора). Наибольшее влияние на мощность ветрогенератора оказывают скорость ветра, которая изменяется в течение дня, и размеры лопастей. Конструктивно ветрогенераторы выполняют с вертикальным и горизонтальным расположением лопастей. У последних эффективность преобразования энергии потока ветра достигает 30%.

При эксплуатации ветрогенераторов любой конструкции возникают характерные проблемы, которые могут отпугнуть потенциальных покупателей таких установок. Во-первых, проблемы могут касаться установки ветрогенератора и необходимости отвода значительного участка земли под фундамент и коммуникации. Во-вторых, при выходе из строя тормозного устройства ветрогенератора или возгорании в электрической части в результате неисправности оборудовании или удара молнии установка представляет реальную опасность для всех близлежащих зданий.

Как использовать ветрогенератор?

На сегодняшний день существует два основных механизма использования ветрогенераторных установок.

1. Преобразование механической энергии турбины в электрическую энергию, используемую для питания бытовых приборов. Подобная система, помимо самого ветрогенератора, потребует также установку соответствующих по мощности ветрогенератора аккумуляторных батарей, инвертора напряжения и системы управления. Такое устройство можно назвать универсальным, так как генерируемую электроэнергию можно использовать по различным сценариям.

2. Преобразование механической энергии в тепловую с использованием вихревого теплогенератора. В этом случае для накопления энергии вместо аккумуляторных батарей необходимо использовать специальные теплоаккумулирующие баки, которые располагаются под землей.

Статьи по теме:
Самодельный ветрогенератор: особенностью конструирования, монтажа и эксплуатации
Горизонтальный ветрогенератор: типы, основные особенности
Роторный ветрогенератор своими руками: материалы, особенности сборки и установки
Ветрогенераторы парусного типа: устройство, основные характеристики

Ветрогенератор для дома своими руками смастерил тернопольский пенсионер

Несколько лет назад житель Тернополя Ярослав Бендас стал известным на всю Украину благодаря своей мини-электростанции. Однако мало кто знает о ее уникальности и значительном отличии от существующих аналогов. 73-летний изобретатель и сейчас пребывает в поиске рациональных идей, которые сразу же реализует. Одна из последних его работ — фонтан в форме Эйфелевой башни с подачей воды в циклическом замкнутом круге.

Даже при слабом ветре — два-три метра в секунду — домашняя ветроэлектростанция Ярослава Бендаса способна производить энергию. «Чтобы при ураганных ветрах ничего не перегорело, оснастил ветряк специальными тормозами, которые замедляют вращение лопастей до допустимого уровня», — рассказывает пенсионер.

Благодаря четырем специальным подставкам установка не деформирует крышу и не создает никаких вибраций, отмечает разработчик. В свое время на строительство самодельной ВЭС тернопольский рационализатор потратил около 300 долларов.

С тех пор семья изобретателя экономит значительные средства: использование газа в зимние месяцы уменьшилось наполовину — с 400 до 200 кубометров.

О своих интересных изобретениях украинский умелец рассказал изданию «Тернополь вечерний«:

— Ярослав Николаевич, в чем основа вашей любви к электронике и вообще к технике. Вы специалист в этом деле или просто любитель?

— Это дело моей жизни. В свое время закончил общетехнический факультет Тернопольского пединститута. Долгое время работал на одном из крупнейших промышленных гигантов нашего края — ВО «Ватра». Последние 16 лет перед выходом на пенсию с этого предприятия продолжал трудовую деятельность в межшкольном учебно-производственном комбинате. Там преподавал детям теорию и практику по электротехнике. Сейчас уже и такого учебно-производственного учреждения нет, а тогда оно играл важную роль в профориентации учащихся. Выйдя на пенсию, занимаюсь любимым делом.

— Вы не только в Тернополе, но и на всю Украину известны своей мини-электростанцией. А до этого мастерили интересные вещи?

— До создания этой установки я придумал много разных приборов, которые были полезными в быту. В свое время занимался аквариумами, электрооборудованием для них, сделал автоматически раздвижные шторы и различные приспособления в собственном доме.

— А как вам пришла идея создать домашнюю мини-электростанцию. Это было потребностью в энергосбережении или предметом рационализаторской мысли?

— В свое время один приятель подарил мне генератор от передвижной киноустановки. Десять лет назад, когда я достраивал свой дом на улице Ломоносова, задумал использовать этот механизм с пользой. Для этого соорудил прочную плоскую крышу, на которой впоследствии установил почти полутонную конструкцию — большой ветряк на трехметровой мачте, оснащенный 8 лопастями с размахом крыльев 2 м 80 см.

Читайте также: Ветрогенератор для дома: особенности, которые нужно обязательно знать владельцу частной электростанции

— Сначала ветряк крутился в горизонтальном положении. Что заставило вас кардинально перестроить ветровую электроустановку?

Действительно, сначала так и было. Я хотел, чтобы электроустановка работала независимо от направления ветра. В таком положении, откуда бы ни дул ветер, лопасти все равно крутятся, но меня не устраивало небольшое количество оборотов и слабая мощность. А чтобы переоборудовать с горизонтального на вертикальное положение, надо было полностью переделать всю конструкцию. Но, как сделать, чтобы установка одновременно поворачивалась к ветру и крутилась? Для этого я приспособил задний мост от «Жигулей». Заглушив одну из полуосей, установил на ее место хвост. А вторую полуось применил для ветряка. Поэтому вертикальная ось идет к тонвалу, который начинает крутить, а передача идет к генератору.

Ваша ветровая электроустановка отличается от тех, что есть в серийном производстве в западных странах?

— Для ветровых установок необходим тихоходный генератор, который имеет небольшое количество оборотов, а у меня он — от кинопередвижки. Если его использовать для освещения, то необходимы аккумуляторы и преобразователи энергии. Для этого надо было затратить немалые средства. Я пошел другим путем. Использовал то, что генератор в зависимости от силы ветра производит электрический ток определенного напряжения. Поставил тэны в обогревательный котел, параллельно использую для отопления дома природный газ и энергию с электроустановки. Если генератор работает, тэны соответственно производят напряжение, температура воды поднимается, и подача газа автоматически выключается. Я только устанавливаю необходимую температуру. Когда пользовался исключительно газом для отопления своего дома, то при сильных морозах использовал почти по 400 кубометров голубого топлива в месяц, а теперь использование газа уменьшилось наполовину. Для семейного бюджета это существенная экономия.

Ярослав Николаевич, то есть вы уже десять лет размышляете над проблемой энергосбережения для отопительных устройств?

— Тогда эта тема не была столь актуальной, но уже намечалось подорожание энергоносителей. И надо было думать, как решить эту проблему в отдельно взятом доме. И выгода от мини-электростанции очевидна. За рубежом, особенно в прибрежных зонах Франции, Нидерландов, Германии, Испании, Португалии — довольно много ветряных мельниц. Поставят их 50 или 100 и работают они как единая энергосистема. Почему наша промышленность не выпускает такие генераторы? Их можно эффективно использовать на дачных участках, в частных домах в городе или в деревне, на различных туристических объектах.

— Сделав уникальную ветровую электроустановку, вы не остановились в поисках рационализаторских идей. Недавно вы смастерили фонтан в виде Эйфелевой башни. Расскажите, пожалуйста, о своем очередном творении?

— Я не могу сидеть без дела. В прошлом году идею создать небольшой фонтан у дома мне подкинула дочь, но потом сама же отказалась от замысла. Мол, для функционирования фонтана необходимо задействовать водопровод, а это большие финансовые затраты. Я решил эту проблему другим способом. Заливаю два ведра воды, которая циркулирует в системе. Когда она частично испаряется, доливаю необходимое количество воды.

— Какой принцип у этой циркуляции?

— Я сделал диафрагменный насос, который под давлением качает воду, забирая ее из бачка и подавая наружу. Подачу через редуктор осуществляет низкоэнергозатратный электрический моторчик. Вода снова стекает в бачок и дальше идет по кругу. Эта конструкция хоть и уже работает более месяца, еще не завершена.

— Что-то планируете в ней доработать?

— Сейчас под водяным напором движется мяч. Хочу, чтобы там крутилось колесо или двигалась какая-то фигурка. Планирую также облагородить это место насаждениями и декоративной травой. Люди, которые проходят мимо моего дома, заглядываются на фонтан. А я хочу, чтобы он радовал их глаз.

— Ярослав Николаевич, ваши родные утверждают, что у вас ненужных вещей не бывает?

— Дочка часто упрекает, зачем мне столько барахла? А я считаю, что рано или поздно из него что-то сделаю полезное. Многие вещи люди просто выбрасывают, не зная, что их еще можно с пользой применить. У меня была незадействованная ванна, которую, наполнив водой, установил на крыше. Подсоединил к водоснабжению и в теплое время есть бесплатный душ. Видеоголовка от старой камеры и различные электронные устройства применил в системе видеонаблюдения за собственным подворьем. Старое электронное оборудование использую как для создания различного напряжения и пайки, так и управления антеннами для телевидения. Каждую вещь можно где-то приспособить и она принесет пользу.

Читайте также: 80-летний украинский инженер сконструировал ветряк по собственному проекту

А вы что думаете по этому поводу? Дайте нам знать – напишите в комментариях!

Понравилась статья? Поделитесь ею и будет вам счастье!

Как выбрать ветрогенератор для дома

Ветрогенератор используют как основной источник электроэнергии, если в регионе средняя скорость ветра составляет не менее 7-9 м/с в год. В Ленинградской области, как и в большинстве регионов России, средняя скорость ветра не превышает среднее значение в 5 м/с. Мы рекомендуем сочетать ветрогенератор с солнечными панелями, с целью достижения максимальной эффективности от возобновляемых источников энергии.

В период с апреля по сентябрь, солнечные панели будут вырабатывать большее количество электроэнергии, ветрогенератор в этот период будет второстепенным источником. С октября по февраль, выработка солнечных панелей снижается из-за образования туч, выпадения осадков и сокращения светового дня. В осенне-зимний период, ветер начинает преобладать в регионах и тогда ветрогенерация становится приоритетной, с точки зрения выработки электричества.

Одновременно используя два источника возобновляемой энергии, возможно обеспечить автономное электроснабжение в течение круглого года, не прибегая к традиционным вариантам резервирования в виде бензо- и дизель-генераторов.

Как выбрать ветрогенератор для дома

На территории России крайне мало регионов, где ветер сильный и дует постоянно, поэтому мы рекомендуем веторгенераторы, рассчитанные на работы при малых и умеренных ветрах.

Преимуществом таких ветрогенераторов, является выход на заявленную мощность при меньшей скорости ветра. Например, в моделях с заявленной мощностью в 2-3 кВт, пиковые значения достигаются при ветре в 12-14 м/с, а стартовая скорость ветроколеса колеблется в диапазоне 3-4 м/с. При этом чем меньше скорость ветра, тем меньше выработка электричества. У ветрогенератора Whispering Winds LW-1000 заявленная мощность в 1 кВт достигается при 8-9 м/с, максимальная мощность составляет 1,8 кВт, а выработка электроэнергии начинается при скорости ветра в 2 м/с.

Принцип работы ветрогенератора

Три лопасти вращают ротор. Генератор создаёт трёхфазный переменный ток, который передаётся на контроллер, далее переменное напряжение преобразуется в постоянное напряжение и подаётся на аккумуляторную батарею и инвертор. Контроллер отслеживает уровень заряда аккумуляторных батарей, и при необходимости производит заряд. Инвертор преобразует постоянное напряжение аккумуляторов в привычное переменное однофазное напряжение 220В или трехфазное 220/380, 50 Гц. Если потребление электроэнергии бытовыми электроприборами сопоставимо с тем, что вырабатывает ветрогенератор, аккумуляторные батареи не используются. В случае низкой выработки электроэнергии, недостаток покрывается за счёт энергии, запасенной в аккумуляторных батареях.

Одним из косвенных признаков того, что ветрогенератор рассчитан на работу в регионе с умеренными ветрами и вырабатывает больше электроэнергии на низкой скорости ветра, является диаметр ветроколеса (ротора).

Важным критерием выбора ветрогенератора является форма лопастей. Энергоэффективность «самолётного» профиля лопасти в 2 — 4 раза выше, чем плоский профиль.

Мачта для ветрогенератора

Мачты для ветрогенераторов для дома бывают двух видов: на растяжках и поворотная мачта. Поворотную мачту можно поднимать и опускать для обслуживания и ремонта ветроустановки.

Скорость и стабильность ветра увеличивается с высотой, соответственно, увеличивая высоту мачты, можно существенно увеличить энергоэффективность ветрогенератора. Рекомендованная высота мачты не менее 9 м от земли. Если на участке находятся высокие деревья, то ветрогенератор следует размещать минимум на 3 метра выше относительно кромки деревьев.

Обязательным условием эксплуатации ветроустановки, является заземление мачты, также необходимо предусмотреть молниеотвод. Для использования в частных домах мы рекомендуем использовать модели, мощностью не менее 1 кВт.

Из чего состоит ветрогенератор

Ветрогенератор Whispering Winds LW-1000 состоит из:

  • Трех лопастей
  • Генератора трехфазного переменного тока
  • Флюгера
  • Поворотного механизма
  • Контроллера заряда аккумуляторных батарей
  • Блока нагрузки ТЭН (термоэлектрический нагреватель)

Технические характеристики:

  • Номинальная мощность при скорости ветра 9 м/c – 1 кВт
  • Максимальная мощность – 1,8 кВт
  • Диаметр ветроколеса, м – 4
  • Площадь ометания ротора, м2 – 12,56
  • Стартовая скорость ветроколеса, м/c — 2

Обслуживание ветрогенераторов

Ветроэлектростанции требуется периодическое обслуживание – внешний осмотр всей ветроустановки, смазка трущихся частей. Необходимо ежегодно проверять болтовые соединения и электрические контакты на наличие коррозии, а также натяженность растяжек мачты.

После 10 лет эксплуатации, лопасти и подшипники должны быть заменены. При правильной установке и эксплуатации, ветроэлектростанция может прослужить более 30 лет.

 

№1 Ветрогенератор для дома. Готовая система «Базовая» до 250 кВт*ч в месяц

Данная система способна вырабатывать до 250 кВт*час электроэнергии в месяц

 

1. Ветроустановка FLAMINGO AERO-3.1 (48В) (в комплекте: контроллер заряда АБ, выносной информационный пульт) 1 шт. Цена: 2216 USD

2. Мачта консольная ферменная, высота — 17 м — 1шт. Цена: 1556 USD

3. Инвертор мощностью 2,4 кВт — 1шт. Цена: 568 USD

4. Аккумуляторные батареи 12×200 — 4 шт. Цена: 409×4=1636 USD

 

Всего за основное оборудование: 5976 USD

 

Ветроустановка Flamingo Aero-3.1 предназначена для обеспечения электроэнергией небольших объектов.Ветроустановка Flamingo Aero применяется как в местах, где отсутствует сетевая энергия (туристические лагеря, фермерские хозяйства, дачные участки, питание автономных комплексов), так и в качестве резервного источника электроэнергии для частных домов, коттеджей.

На Ветроустановках Flamingo Aero применена аэромеханическая система стабилизации частоты вращения ветротурбины, позволяющая эксплуатировать ветроугенератор в широком диапазоне скоростей ветра. Тихоходный генератор на постоянных магнитах прямо приводится в движение турбиной. Отсутствие мультипликатора в ветрогенераторе и системы возбуждения генератора обеспечивает высокий ресурс ветроустановки.

В типовой состав системы энергообеспечения нагрузок 220В/50Гц на основе ветрогенератора Flamingo Aero-3.1 входят следующие компоненты:

Головка ветрогенератора Flamingo Aero-3.1 — вырабатывает «грубую» электроэнергию с нестабильными параметрами, зависящими от скорости ветра.















Мощность номинальная ветрогенератора:0,8 кВт
Диаметр ветротурбины:3.1 м
Количество лопастей:3 шт.
Стартовая скорость ветра:2,5 м/с
Расчетная скорость ветра:8 м/с
Максимальная экспл. скорость ветра:50 м/с
Ориентация по ветру:при помощи киля
Метод остановки:флюгирование
Регулирование частоты вращения:аэромеханическое
Расположение относительно мачты:наветренное
Тип генератора:многополюсный с возбужд. 
отпост. магнитов,3-х фазный
Материал лопости:стеклопластик
Выработка энергии (средняя в месяц):от 120 до 250 кВт*ч 
Рекомендуемая высота мачты: 17 м

Фотоэлектрический модуль (ФЭМ,солнечный модуль) — опциональный компонент, вырабатывающий дополнительную «грубую» энергию. Повышает надежность энергообеспечения и суммарную выработку энергии.

Аккумуляторная батарея (АБ) — накопитель энергии для согласования графиков выработки и потребления энергии. Применяется кислотная АБ с номинальным напряжением 24В и рекомендуемой емкостью 190 АЧ. Может составляться из двух автомобильных стартерных АБ 12В.

Инвертор — служит для преобразования постоянного тока с аккумуляторов в переменный 220(380)В 50 Гц, пригодный для подключения потребителей электрического тока.

Мачта — служит для установки головки ветрогенератора на высоте 11-17 м, на которой ветровой поток не затеняется препятствиями и имеет достаточную скорость.

Малые ветряные электрические системы | Министерство энергетики

Если у вас достаточно ветровых ресурсов в вашем районе и ситуация правильная, небольшие ветровые электрические системы являются одной из самых экономически эффективных домашних систем возобновляемой энергии — с нулевыми выбросами и загрязнением.

Небольшие ветряные электрические системы могут:

  • Снизить ваши счета за электроэнергию на 50% –90%
  • Помогите вам избежать высоких затрат на продление линий электропередачи до удаленного места
  • Помогите источникам бесперебойного питания выдержать длительные отключения электроэнергии .

Небольшие ветряные электрические системы также могут использоваться для множества других применений, включая перекачку воды на фермах и ранчо.

На наших страницах, посвященных планированию малой ветроэнергетической системы, а также об установке и техническом обслуживании небольшой ветровой электрической системы, есть дополнительная информация.

Как работает небольшая ветровая электрическая система

Ветер создается из-за неравномерного нагрева поверхности Земли солнцем. Ветровые турбины преобразуют кинетическую энергию ветра в чистое электричество.Когда ветер вращает лопасти ветряной турбины, ротор улавливает кинетическую энергию ветра и преобразует ее во вращательное движение, чтобы привести в действие генератор. Большинство турбин имеют автоматические системы управления превышением скорости, чтобы ротор не выходил из-под контроля при очень сильном ветре. В нашей анимации по ветроэнергетике есть больше информации о том, как работают ветровые системы и какие преимущества они предоставляют.

Небольшая ветровая система может быть подключена к электросети через вашего поставщика электроэнергии или может быть автономной (вне сети).Это делает небольшие ветровые электрические системы хорошим выбором для сельских районов, которые еще не подключены к электросети.

Компоненты малой ветровой электрической системы

Ветряная электрическая система состоит из ветряной турбины, установленной на опоре для обеспечения лучшего доступа к более сильным ветрам. В дополнение к турбине и башне, небольшие ветряные электрические системы также требуют компонентов балансировки системы.

Турбины

Большинство малых ветряных турбин, производимых сегодня, представляют собой машины с горизонтальной осью, направленными против ветра, с двумя или тремя лопастями.Эти лезвия обычно изготавливаются из композитного материала, например из стекловолокна.

Рама турбины — это конструкция, на которой крепятся ротор, генератор и хвостовая часть. Количество энергии, которое будет производить турбина, в первую очередь определяется диаметром ее ротора. Диаметр ротора определяет его «рабочую площадь» или количество ветра, перехватываемого турбиной. Хвост удерживает турбину направленной против ветра.

Башни

Поскольку скорость ветра увеличивается с высотой, небольшая ветряная турбина устанавливается на башне.Как правило, чем выше башня, тем больше мощности может производить ветровая система.

Относительно небольшие вложения в увеличенную высоту градирни могут дать очень высокую доходность при производстве электроэнергии. Например, поднять 10-киловаттный генератор с 60-футовой башни до 100-футовой башни требует 10% увеличения общей стоимости системы, но он может производить на 25% больше энергии.

Большинство производителей турбин поставляют комплекты ветроэнергетических систем, которые включают башни. Выделяют два основных типа башен: самонесущие (отдельно стоящие) и с оттяжками.Существуют также наклонно-опускающиеся башни с оттяжками. В большинстве домашних ветроэнергетических установок используются башни с оттяжками, которые являются наименее дорогими и более простыми в установке, чем самонесущие башни. Однако, поскольку радиус оттяжек должен составлять от половины до трех четвертей высоты башни, башни с оттяжками требуют достаточно места для их размещения.

Хотя откидные опоры более дороги, они предлагают потребителю простой способ обслуживания небольших легких турбин, обычно 10 киловатт или меньше.Опускающиеся башни также можно опускать на землю во время опасных погодных условий, таких как ураганы. Алюминиевые башни склонны к растрескиванию, и их следует избегать.

Баланс компонентов системы

Баланс компонентов системы, которые вам понадобятся для небольшой ветроэнергетической системы — помимо ветряной турбины и башни — будет зависеть от вашего приложения. Например, детали, необходимые для водяной насосной системы, будут сильно отличаться от того, что вам нужно для бытового применения.

Требуемый баланс компонентов системы также будет зависеть от того, является ли ваша система подключенной к сети, автономной или гибридной.

Большинство производителей могут предоставить вам системный пакет, который включает в себя все компоненты, необходимые для вашего конкретного приложения. Для подключения к жилой сети компоненты баланса системы могут включать следующее:

  • Контроллер
  • Аккумуляторные батареи
  • Инвертор (блок кондиционирования)
  • Проводка
  • Электрический выключатель
  • Система заземления
  • Фундамент под башню.

Обогрейте дом с помощью механической ветряной мельницы

Изображение: иллюстрация Роны Бинай для журнала Low-tech.

Производство возобновляемой энергии почти полностью направлено на производство электроэнергии. Однако мы используем больше энергии в виде тепла, которое солнечные батареи и ветряные турбины могут производить лишь косвенно и относительно неэффективно. Солнечный тепловой коллектор пропускает преобразование в электричество и поставляет возобновляемую тепловую энергию прямым и более эффективным способом.

Гораздо менее известно, что механическая ветряная мельница может делать то же самое в ветреном климате — из-за слишком большого размера тормозной системы ветряная мельница может выделять много прямого тепла за счет трения. Механическая ветряная мельница также может быть соединена с механическим тепловым насосом, который может быть дешевле, чем использование газового котла или электрического теплового насоса с приводом от ветряной турбины.

Тепло в сравнении с электричеством

В мировом масштабе спрос на тепловую энергию соответствует одной трети предложения первичной энергии, в то время как спрос на электроэнергию составляет лишь одну пятую. В умеренном или холодном климате доля тепловой энергии еще выше. Например, в Великобритании на тепло приходится почти половина общего потребления энергии. Если мы посмотрим только на домашние хозяйства, тепловая энергия для отопления помещений и нагрева воды в умеренном и холодном климате может составлять 60-80% от общего внутреннего спроса на энергию.

Несмотря на это, возобновляемые источники энергии играют незначительную роль в производстве тепла. Основным исключением является традиционное использование биомассы для приготовления пищи и обогрева, но в «развитом» мире даже биомасса часто используется для производства электроэнергии вместо тепла.Использование прямого солнечного тепла и геотермального тепла обеспечивает менее 1% и 0,2% общемирового спроса на тепло, соответственно . Хотя на возобновляемые источники энергии приходится более 20% мирового спроса на электроэнергию (в основном гидроэлектроэнергия), на них приходится только 10% глобального спроса на тепло (в основном биомасса).

Прямое и косвенное производство тепла

Электроэнергия, произведенная из возобновляемых источников энергии, может быть — и преобразуется — в тепло косвенным образом. Например, ветряная турбина преобразует свою энергию вращения в электричество с помощью своего электрического генератора, и это электричество затем может быть преобразовано в тепло с помощью электрического нагревателя, электрического бойлера или электрического теплового насоса.Результатом является тепло, выделяемое ветровой энергией.

В частности, многие правительства и организации продвигают электрический тепловой насос как устойчивое решение для производства тепла из возобновляемых источников. Однако солнечная и ветровая энергия также может использоваться напрямую, без предварительного преобразования их в электричество — и, конечно же, то же самое относится и к биомассе. Прямое производство тепла дешевле, может быть более энергоэффективным и более устойчивым, чем косвенное производство тепла.

Изображение: прототипы ветряных мельниц, вырабатывающих тепло, построенные Эсрой Л.Соренсен в 1974 году. Фото Клауса Нибро. Источник:

Прямая альтернатива солнечной фотоэлектрической энергии — солнечная тепловая энергия, технология, появившаяся в девятнадцатом веке после более дешевых технологий производства стекла и зеркал. Солнечная тепловая энергия может использоваться для нагрева воды, отопления помещений или в промышленных процессах, и это в 2-3 раза более энергоэффективно по сравнению с непрямым путем, включающим преобразование электроэнергии.

Практически никто не знает, что ветряная мельница может производить тепло напрямую

Прямая альтернатива ветроэнергетике, которую все знают, — это старомодная ветряная мельница, которой не меньше 2.000 лет. Он передавал энергию вращения от своего ветряного ротора непосредственно на ось станка, например, для пиления дерева или шлифования зерна. Этот старомодный подход остается актуальным, в том числе в сочетании с новыми технологиями, поскольку он будет более энергоэффективным по сравнению с первым преобразованием энергии в электричество, а затем обратно во вращательную энергию.

Однако старомодная ветряная мельница может обеспечивать не только механическую, но и тепловую энергию. Проблема в том, что этого почти никто не знает.Даже Международное энергетическое агентство не упоминает о прямом преобразовании ветра в тепло, когда предлагает все возможные варианты производства тепла из возобновляемых источников.

Ветряная мельница с водяным тормозом

Оригинальный тип ветряной мельницы, генерирующей тепло, преобразует энергию вращения непосредственно в тепло путем создания трения в воде с использованием так называемого «водяного тормоза» или «машины Джоуля». Теплогенератор, основанный на этом принципе, представляет собой ветряную мешалку или крыльчатку, установленную в изолированном резервуаре, наполненном водой.Из-за трения между молекулами воды механическая энергия преобразуется в тепловую. Нагретую воду можно перекачивать в здание для обогрева или стирки, и ту же концепцию можно применить к производственным процессам на заводе, требующим относительно низких температур.

Изображение; система отопления на базе ветряка с водяным тормозом. Источник:

Машина Джоуля изначально задумывалась как измерительный прибор. Джеймс Джоуль построил его в 1840-х годах для своего знаменитого измерения механического эквивалента тепла: одна калория равна количеству энергии, необходимому для повышения температуры 1 кубического сантиметра воды на 1 градус Цельсия.

Теплогенератор, основанный на этом принципе, представляет собой ветряную мешалку или крыльчатку, установленную в изолированном резервуаре, заполненном водой.

Самое интересное в ветряных мельницах с водяным тормозом то, что гипотетически они могли быть построены сотни или даже тысячи лет назад. Для них требуются простые материалы: дерево и / или металл. Но хотя мы не можем исключить их использование в доиндустриальные времена, первое упоминание о ветряных мельницах, производящих тепло, относится к 1970-м годам, когда датчане начали их строить после первого нефтяного кризиса.

Изображение: теплогенератор ветряной мельницы. Источник:

В то время Дания почти полностью зависела от импорта нефти для отопления, из-за чего многие домашние хозяйства оставались в холоде, когда поставки нефти были нарушены. Поскольку у датчан уже была сильная DIY-культура для небольших ветряных турбин, вырабатывающих электричество на фермах, они начали строить ветряные мельницы для обогрева своих домов. Некоторые выбрали непрямой путь, преобразовывая вырабатываемое ветром электричество в тепло с помощью электрических нагревательных приборов.Другие, однако, разработали механические ветряные мельницы, которые непосредственно производили тепло.

Строить дешевле

Прямой подход к производству тепла значительно дешевле и более экологичен, чем преобразование электроэнергии, вырабатываемой ветром или солнечной энергией, в тепло с помощью электрических нагревательных устройств. На то есть две причины.

Во-первых, и это наиболее важно, механические ветряные мельницы менее сложны, что делает их более доступными и менее ресурсоемкими в строительстве, а также увеличивает срок их службы.В ветряной мельнице с водяным тормозом можно исключить электрический генератор, преобразователи энергии, трансформатор и коробку передач, а из-за экономии веса ветряная мельница должна быть менее прочной. Машина Джоуля имеет меньший вес, меньшие размеры и меньшую стоимость, чем электрический генератор. Также важно то, что стоимость аккумуляторов тепла на 60-70% ниже по сравнению с батареями или использованием резервных тепловых электростанций.

Мельница с водяным тормозом, построенная в Институте агротехники в 1974 году.Фото Рикара Матцена. Источник:

Во-вторых, преобразование энергии ветра или солнца непосредственно в тепло (или механическую энергию) может быть более энергоэффективным, чем при использовании электрического преобразования. Это означает, что для подачи определенного количества тепла требуется меньше преобразователей солнечной и ветровой энергии и, следовательно, меньше места и ресурсов. Короче говоря, ветряная мельница, генерирующая тепло, устраняет основные недостатки энергии ветра: ее низкую удельную мощность и ее непостоянство.

Механические ветряные мельницы менее сложны, что делает их более доступными и менее ресурсоемкими в строительстве, а также увеличивает срок их службы.

Кроме того, прямое производство тепла значительно улучшает экономику и устойчивость небольших типов ветряных мельниц.Испытания показали, что небольшие ветряные турбины, вырабатывающие электричество, очень неэффективны и не всегда вырабатывают столько энергии, сколько необходимо для их производства. Однако использование аналогичных моделей для производства тепла снижает потребляемую энергию и затраты, увеличивает срок службы и повышает эффективность.

Сколько тепла может производить ветряная мельница?

Датская ветряная мельница с водяным тормозом 1970-х годов была относительно небольшой машиной с диаметром ротора около 6 метров и высотой около 12 метров.Более крупные ветряные мельницы, генерирующие тепло, были построены в 1980-х годах. Чаще всего используются простые деревянные лезвия. В общей сложности задокументировано не менее дюжины различных моделей, как самодельных, так и коммерческих. Многие из них были построены из использованных автомобильных запчастей и других выброшенных материалов.

Изображение: ветряная мельница Calorius, вырабатывающая до 4 кВт тепла. Изображение предоставлено Nordic Folkecenter в Дании.

Одна из самых маленьких ветряных мельниц раннего производства в Дании прошла официальные испытания.Calorius type 37 с диаметром ротора 5 метров и высотой 9 метров производил 3,5 киловатта тепла при скорости ветра 11 м / с (сильный ветер, балл по шкале Бофорта 6). Это сопоставимо с теплопроизводительностью самых маленьких электрокотлов для отопления помещений. С 1993 по 2000 год датская фирма Westrup построила в общей сложности 34 ветряных мельницы с водяным тормозом на основе этой конструкции, и к 2012 году их все еще оставалось в эксплуатации.

Гораздо более крупная ветряная мельница с водяным тормозом (диаметр ротора 7,5 м, башня 17 м) была построена в 1982 году братьями Сванеборг и отапливала дом одного из них (другой брат выбрал ветряную турбину и электрическую систему отопления).Ветряк с тремя лопастями из стекловолокна, по неофициальным данным, производил до 8 киловатт тепла, что сравнимо с мощностью электрического котла для скромного дома.

В конце 1980-х годов Кнуд Берту построил самую сложную на сегодняшний день тепловую ветряную мельницу: LO-FA. В других моделях тепловыделение происходило внизу башни — сверху ветряка проходила шахта до низа, где был установлен водяной тормоз.Однако в ветряной мельнице LO-FA все механические части для преобразования энергии были перемещены на вершину башни. Нижние 10 метров 20-метровой башни залили 15 тоннами воды в изотермический резервуар. Следовательно, из мельницы можно было буквально взять горячую воду.

Башня ветряной мельницы LO-FA была залита 15 тоннами воды в изотермическом баке: горячая вода могла буквально вытекать из ветряка.

LO-FA также была самой большой из тепловых ветряных мельниц с диаметром ротора 12 метров.Его тепловая мощность оценивалась в 90 киловатт при скорости ветра 14 м / с (Beaufort 7). Эти результаты кажутся чрезмерными по сравнению с другими ветряными мельницами, генерирующими тепло, но выход энергии ветряной мельницы увеличивается более чем пропорционально диаметру ротора и скорости ветра. Кроме того, фрикционной жидкостью в водяном тормозе была не вода, а гидравлическое масло, которое можно нагревать до гораздо более высоких температур. Затем масло передавало свое тепло накопителю воды в башне.

Возобновленная процентная ставка

Интерес к ветряным мельницам, генерирующим тепло, возродился несколько лет назад, хотя пока это касается лишь нескольких научных исследований.В статье 2011 года немецкие и британские ученые пишут, что «небольшие и удаленные домохозяйства в северных регионах требуют тепловой энергии, а не электричества, и поэтому ветряные турбины в таких местах должны быть построены для производства тепловой энергии».

Исследователи объясняют и иллюстрируют работу ветряной мельницы с водяным тормозом и рассчитывают оптимальную производительность технологии. Было обнаружено, что характеристики крутящего момента ветряного ротора и крыльчатки должны быть тщательно согласованы для достижения максимальной эффективности.Например, для очень маленькой ветряной мельницы Савониуса, которую ученые использовали в качестве модели (диаметр ротора 0,5 м, башня 2 м), было рассчитано, что диаметр крыльчатки должен быть 0,388 м.

Затем исследователи провели моделирование в течение пятидесяти часов, чтобы рассчитать тепловую мощность ветряной мельницы. Хотя Savonius — это низкоскоростная ветряная мельница, которая плохо подходит для выработки электроэнергии, она оказывается отличным производителем тепла: небольшая ветряная мельница вырабатывала до 1 кВт тепловой энергии (при скорости ветра 15 м / с). В исследовании 2013 года с использованием прототипа были получены аналогичные результаты, и расчетная эффективность системы составила 91%. Это сопоставимо с эффективностью ветряной турбины, нагревающей воду с помощью электричества.

Исследование 2013 года с использованием прототипа рассчитало, что эффективность системы составила 91%

Очевидно, что это не всегда штормовая погода, а это значит, что средняя скорость ветра не менее важна. В исследовании 2015 года изучаются возможности тепловых ветряных мельниц в Литве, балтийской стране с холодным климатом, зависящим от импорта дорогостоящего топлива. Исследователи подсчитали, что при средней скорости ветра в стране (4 м / с по шкале Бофорта 3) для выработки одного киловатта тепла требуется ветряная мельница с диаметром ротора 8,2 метра.

Теплогенерирующая ветряная мельница с водяным тормозом, размещенная внутри нижней части башни. Мельница была построена Йоргеном Андерсеном в 1975 году и находилась в Серритслеве. Фото Клауса Нибро. Источник:

Они сравнивают это с потребностью в тепловой энергии нового энергоэффективного здания площадью 120 м2, отапливаемого в соответствии с современными стандартами комфорта, и приходят к выводу, что ветряная мельница, генерирующая тепло, может покрыть от 40 до 75% годовой потребности в отоплении (в зависимости от класса энергоэффективности. конструкции).

Накопление тепла

Средняя скорость ветра также не гарантируется, что означает, что ветряная мельница, вырабатывающая тепло, требует аккумулирования тепла — в противном случае она обеспечивала бы обогрев только тогда, когда дует ветер. Один кубический метр нагретой воды (1 тонна, 1000 литров) может вместить до 90 кВт · ч тепла, что составляет примерно один-два дня подачи тепла для семьи из четырех человек.

Та же мельница, что и изображенная выше, вид снизу. Источник:

Таким образом, для обеспечения достаточного объема хранилища для моста без ветра в течение недели требуется до 7 тонн воды, что соответствует объему в 7 кубических метров плюс изоляция.Однако следует также учитывать потери энергии (саморазряд), и это объясняет, почему датские ветряные мельницы, генерирующие тепло, обычно имеют резервуар для хранения от десяти до двадцати тысяч литров воды.

Теплогенерирующую ветряную мельницу также можно комбинировать с солнечным бойлером, чтобы и солнце, и ветер могли подавать тепловую энергию напрямую, используя меньший резервуар для воды.

Теплогенерирующая ветряная мельница также может быть объединена с солнечным бойлером, чтобы и солнце, и ветер могли поставлять тепловую энергию напрямую, используя один и тот же резервуар для хранения тепла.В этом случае становится возможным построить довольно надежную систему отопления с резервуаром для хранения тепла меньшего размера, потому что сочетание двух, часто дополняющих друг друга, источников энергии увеличивает шансы на прямую подачу тепла. Ветряные мельницы, генерирующие тепло, особенно в менее солнечном климате, являются отличным дополнением к солнечной тепловой системе, потому что последняя вырабатывает относительно меньше тепла зимой, когда потребность в тепле максимальна.

Замедлители схватывания и механические тепловые насосы

Самые последние и обширные на сегодняшний день исследования относятся к 2016 и 2018 гг. , И в них сравниваются различные типы ветряных мельниц, генерирующих тепло, с различными типами косвенного производства тепла. В ветряных мельницах второго типа тепло вырабатывается с помощью механических тепловых насосов или гидродинамических замедлителей, а не с помощью водяного тормоза.

Механический тепловой насос — это просто тепловой насос без электродвигателя. Вместо этого ветряной ротор напрямую подключен к компрессору (-ам) теплового насоса. Это позволяет на одно преобразование энергии меньше, что делает комбинацию, по крайней мере, на 10% более энергоэффективной, чем электрический тепловой насос, приводимый в действие ветряной турбиной.

Гидродинамический ретардер хорошо известен как тормозная система тяжелых транспортных средств.Подобно джоулевой машине, он преобразует энергию вращения в тепло без участия электричества. Замедлители и механические тепловые насосы имеют те же преимущества, что и машины Джоуля, в том смысле, что они намного меньше, легче и дешевле электрических генераторов. Однако в этом случае для достижения оптимального КПД требуется коробка передач.

Сравнение различных видов производства прямого и косвенного нагрева. Источник:

В исследовании сравниваются теплогенерирующие ветряные мельницы на основе замедлителей и механических тепловых насосов с косвенным производством тепла с использованием электрических котлов и электрических тепловых насосов.В нем сравниваются эти четыре технологии для трех систем размеров: небольшая ветряная мельница, предназначенная для отопления автономного дома, большая ветряная мельница, предназначенная для теплоснабжения деревни, и ветряная электростанция, производящая тепло для 20 000 жителей. Четыре концепции отопления ранжируются на основе их годовых капитальных и эксплуатационных затрат, предполагая, что срок их службы составляет 20 лет.

Прямое соединение механической ветряной мельницы с механическим тепловым насосом дешевле, чем использование газового котла или комбинации ветряной турбины и электрического теплового насоса.

Для автономной системы прямое соединение механической ветряной мельницы с механическим тепловым насосом является самым дешевым вариантом, в то время как комбинация ветряной турбины и электрического котла стоит в два-три раза дороже. Все остальные технологии находятся посередине. Принимая во внимание как инвестиционные, так и эксплуатационные расходы, малые тепловые ветряные мельницы с механическими тепловыми насосами одинаково дороги или дешевле, чем обычные газовые котлы, если предположить типичную производительность небольшой ветряной мельницы (которая производит — в течение одного года — 12% до 22% от его максимальной выходной энергии).

Изображение: Ветряк с водяным тормозом, разработанный О. Хельгасоном (слева), водяной тормоз с системой переменной нагрузки (справа). Изображения из «Испытания при очень высокой скорости ветра ветряной мельницы, управляемой водяным тормозом», О. Хельгасон и А.С. Сигурдсон, Научный институт Исландского университета. Источник:

С другой стороны, сочетание небольшой ветряной турбины и электрического теплового насоса требует, чтобы ветряная мельница с «коэффициентом мощности» не менее 30% стала конкурентоспособной по стоимости с газовым отоплением, но такая высокая производительность очень необычна.Более крупные системы имеют одинаковые рейтинги — комбинация механических ветряных мельниц и механических тепловых насосов является самым дешевым вариантом, — но они имеют до трех раз меньшие капитальные затраты из-за экономии на масштабе. Ветряные мельницы большего размера имеют более высокий коэффициент мощности (16-40%), что приводит к еще большей экономии затрат.

Из-за больших потерь энергии на транспортировку тепла тепловая ветряная мельница лучше всего подходит как децентрализованный источник энергии, обеспечивая теплом домохозяйство, не подключенное к электросети, или, в оптимальном случае, небольшой город.

Тем не менее, более крупные системы также обнаруживают проблему при расширении технологии: хранение тепла может быть дешевле и эффективнее, чем хранение электроэнергии, но обратное верно для транспортировки: потери энергии при транспортировке тепла намного больше, чем потери энергии для электричества. коробка передач. Ученые подсчитали, что максимальное экономически достижимое расстояние при оптимальных ветровых условиях составляет 50 км.

Следовательно, тепловая ветряная мельница лучше всего подходит как децентрализованный источник энергии, обеспечивая теплом домохозяйство, не подключенное к электросети, или — в оптимальном случае — относительно небольшой город или город, или промышленную зону.Для еще более крупных систем энергию необходимо транспортировать в виде электричества, и в этом случае прямое производство тепла со всеми его преимуществами становится непривлекательным.

Ослепленный электричеством

Теплогенерирующие ветряные мельницы также исследуются для производства электроэнергии из возобновляемых источников, главным образом потому, что они предлагают лучшее решение для хранения энергии по сравнению с батареями или другими распространенными технологиями. В этих системах произведенное тепло преобразуется в электричество с помощью паровой турбины.Система хранения аналогична системе концентрированной солнечной электростанции (CSP), а солнечные концентраторы заменены ветряными мельницами, генерирующими тепло.

«Вихретоковый нагреватель». Источник:

Поскольку для эффективного производства электроэнергии с помощью паровой турбины необходимы высокие температуры, в этих системах нельзя использовать джоулевые машины или гидродинамические замедлители, а вместо этого полагаются на тип замедлителя, называемый «вихретоковым нагревателем» (или «индукционным нагревателем»). ).Они состоят из магнита, установленного на вращающемся валу, и могут достигать температуры до 600 градусов Цельсия. Используя вихретоковые нагреватели, ветряные мельницы могут обеспечивать прямое нагревание при более высоких температурах, что еще больше увеличивает их потенциальное использование в промышленности.

Однако использование накопленного тепла для производства электроэнергии значительно дороже и менее устойчиво по сравнению с использованием ветряных мельниц, генерирующих тепло, для прямого производства тепла. Эффективность преобразования накопленного тепла в электричество составляет не более 30%, а это означает, что две трети энергии ветра теряется из-за ненужного преобразования энергии — и то же самое верно, когда солнечное тепло используется для производства электроэнергии.

Прямое производство тепла, таким образом, дает возможность сэкономить в три раза больше выбросов парниковых газов и ископаемого топлива, используя такое же количество ветряных мельниц, которые также дешевле и более экологичны в строительстве. Надеемся, что прямому производству тепла будет отдан приоритет, которого оно заслуживает. Несмотря на потепление климата, потребность в тепловой энергии как никогда высока.

Крис Де Декер

Чтобы оставить комментарий, отправьте электронное письмо на адрес solar (at) lowtechmagazine (dot) com.

7 лучших домашних ветряков

Найдите идеальную мини-ветряную турбину для своего проекта в области экологически чистой энергии, поскольку мы внимательно рассмотрим 7 лучших небольших ветряных турбин, доступных прямо сейчас.

Ветряные турбины — отличный способ обеспечить ваш дом возобновляемой энергией.При установке в благоприятных условиях они могут обеспечивать экологически чистую энергию наиболее удовлетворительным образом.

Сегодня мы рассмотрим лучшие ветряные турбины для жилых домов, доступные прямо сейчас.

Ознакомьтесь со сравнительной таблицей, в которой вы можете быстро сравнить ключевые характеристики, прежде чем мы рассмотрим каждую рекомендованную модель более подробно.

Мы включили комплекты ветроэнергетических установок для жилых домов мощностью от 300 до 1600 Вт.

Если вы новичок в мире ветряных турбин, не пропустите и наше руководство.Мы обсуждаем все, что вам нужно знать о небольших ветряных генераторах перед покупкой.

Некоторые из приведенных ниже ссылок являются партнерскими ссылками, что означает, что без дополнительных затрат мы можем взимать комиссию, если вы перейдете по ссылке и сделаете покупку.

Лучшие 7 ветряных турбин для жилых домов по сравнению с

Чтобы узнать последнюю цену, просто нажмите на изображение. Таблицу можно отсортировать по каждой категории.

Скорость включения : Это скорость ветра, при которой ветряная турбина впервые начинает вырабатывать энергию.

Жилые ветряные турбины Отзывы

Теперь мы обсудим каждую из моделей, представленных в таблице, более подробно.

Если вы устанавливаете свою первую небольшую ветряную турбину или вам просто нужно что-то, что легко установить и запустить, то мы рекомендуем модели Windmill / Automaxx .

Мы начинаем с модели мощностью 1500 Вт, но мы также включаем модели мощностью 1200 и 600 Вт, которые тоже очень хорошо работают.

Ветряная мельница / Automaxx 1500 Вт * НАША ЛУЧШАЯ ВЫБОРКА *

Windmill 1500W — один из самых мощных комплектов ветрогенераторов, которые мы рассматривали.Он имеет мощность 1500 Вт и диаметр ротора 1,7 метра.

Этот ротор большего размера означает, что он имеет большую ветровую зону, а также довольно низкую скорость врезания в подъёмный механизм. ВНИМАНИЕ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! Скорость включения (скорость ветра, при которой он начинает производить энергию) составляет всего 5,6 миль в час, поэтому энергия может вырабатываться при относительно слабом ветре. Он также оснащен автоматической системой торможения, которая защищает систему от внезапных порывов ветра, которые могут вызвать разрушительные скачки напряжения.

Windmill предлагает батарею емкостью 200 А для этой модели и систему на 24 В.Приятной особенностью этого пакета является включение контроллера заряда MPPT. Контроллер является неотъемлемой частью солнечной или ветровой установки, и системы MPPT являются наиболее эффективными из имеющихся. Эффективность — это король в мире возобновляемых источников энергии, и эти контроллеры обычно работают с КПД 94-98%. Помимо обеспечения оптимальной работы системы, контроллер обеспечивает правильную зарядку аккумуляторов.

Устройство изготовлено из высококачественного полипропилена и стекловолокна и имеет атмосферостойкое покрытие.Он легко устанавливается и относительно легко подключается к солнечным панелям.

Все, что необходимо для завершения настройки вашей ветряной турбины, — это столб и аккумуляторная батарея. На эту модель также предоставляется удобная полная гарантия сроком на 1 год.

В ящике:

  • Центральная часть (генератор)
  • Хвостовая часть
  • Контроллер заряда MPPT
  • 3 лезвия
  • Носовой обтекатель
  • Выключатель ручного тормоза
  • Дисплей для амперметра
  • Винты с шестигранной головкой, стопорные гайки, распорки, ключи с шестигранной головкой

Итог: По нашему мнению, это один из лучших доступных комплектов ветряных турбин для жилых домов.Включение контроллера заряда, оптимизированного для этой турбины, значительно упрощает установку.

VEVOR 400 Вт

Эта мини-ветряная турбина от VEVOR рассчитана на 400 Вт для 12-вольтовых батарей. Это популярная модель начального уровня из-за ее относительно небольшого размера и наличия гибридного контроллера. Тот факт, что он по разумной цене, тоже не повредит.

Размер турбины делает ее идеальной для небольших автономных установок или даже для использования на море.Чаще всего он используется в размере 400 Вт, но на самом деле бывает в вариантах, достигающих 1500 Вт.

Лезвия изготовлены из алюминиевого сплава, что делает их очень прочными, но при этом очень легкими. Фурнитура изготовлена ​​из нержавеющей стали, поэтому она без проблем выдерживает влажную погоду.

Тот факт, что турбина настолько легкая, означает, что ей нужно очень мало ветра, чтобы начать вращаться и производить энергию. Он начинается со скорости всего 2,5 метра в секунду или 5,5 миль в час и работает с очень незначительной вибрацией и шумом.

Поставляется с гибридным контроллером заряда на 20А, но качество контроллера не соответствует качеству турбины. Контроллер плохо приспособлен для работы в условиях слабого ветра, поэтому, если уровень ветра в вашем районе незначительный, потребуется лучшая модель.

Итог: Еще одна действительно хорошая турбина начального уровня. Однако входящий в комплект контроллер заряда не лучший вариант для слабого ветра.

WINDMILL / Automaxx 1200W Турбогенераторный комплект

Этот комплект ветряной турбины для жилых помещений с номинальной мощностью 1200 Вт поставляется с высокопроизводительным контроллером заряда MPPT.Контроллер заряда является важной частью работы, поскольку он подбирает напряжение ветряной турбины для аккумуляторов.

Трехлопастная турбина имеет скорость включения 4,5 миль в час, что означает, что она начнет вырабатывать энергию даже при более низких скоростях ветра, чем ее старшая модель. Сами лезвия имеют диаметр 5,6 футов и сделаны из полипропилена и стекловолокна с защитой от атмосферных воздействий.

Комплект имеет множество функций безопасности для защиты схем и оборудования. Эти меры безопасности включают защиту от перенапряжения, защиту от чрезмерного заряда аккумулятора, защиту от внезапных порывов ветра и высокоскоростного ветра, а также встроенную систему автоматического торможения.Он также оснащен ручным переключателем тормоза.

В комплект входит все необходимое оборудование для сбора энергии ветра, кроме аккумуляторной батареи. Вот краткий обзор того, что включено:

  • Генератор (центральная часть)
  • 3 лезвия
  • Насадка
  • Носовой обтекатель
  • Контроллер заряда MPPT
  • Выключатель ручного тормоза
  • Винты с шестигранной головкой, гайки, ключи, распорки и руководство по установке

Система подходит для аккумуляторов емкостью 100 ампер и более.Его также можно комбинировать с солнечными батареями, чтобы дополнить ваши потребности в энергии в дни слабого ветра.

В комплекте идет контроллер заряда MPPT. Это наиболее эффективные типы контроллеров заряда, которые особенно эффективны в крупных ветровых и солнечных установках.

На комплект предоставляется гарантия производителя сроком 1 год.

Итог: Этот комплект решает проблему поиска подходящего контроллера заряда для вашей установки. Его действительно легко настроить, и он является идеальной отправной точкой для тех, кто только начинает свое приключение с использованием энергии ветра.

ЭКОЛОГИЧНЫЙ 580 Вт комбинированный

Эта модель немного отличается от других. Это комбинация солнечной и ветровой энергии, в которую также входят солнечные батареи. В этот комплект входит все необходимое для начала работы, кроме электрических кабелей для подключения турбины и солнечных панелей к контроллеру, столбу и батареям.

Модель, которую мы здесь указали, является уменьшенной версией, но ее размер может быть увеличен за счет установки большей солнечной батареи. Контроллер предназначен для автоматического определения системы батарей 12 В или 24 В.

Ветряк имеет действительно хорошую скорость включения — всего 5,6 миль в час. Это делает его хорошим при слабом ветре. Наличие вариантов солнечной энергии и энергии ветра означает, что они могут генерировать энергию в любое время года, днем ​​и ночью.

Это отличная цена, учитывая все, что входит в комплект. Турбина, контроллер и солнечные панели включены.

В ящике:

  • 3-х лопастный ветряк
  • Гибридный контроллер
  • Солнечная панель мощностью 100 Вт с разъемами MC4 (количество панелей может быть увеличено)
  • 1 пара разъемов MC4 с проводом 12 см (для подключения солнечной панели к контроллеру)

Ветряная мельница 600Вт

Это полный комплект домашнего ветрогенератора.Он позиционируется как простой в установке и может использоваться вместе с солнечными батареями. Он изготовлен из высококачественного полипропилена и стекловолокна и подходит для любых погодных условий.

В комплект входит встроенная автоматическая тормозная система, а также переключатель ручного торможения. Он рассчитан на мощность 600 Вт и скорость ветра 31 миль в час. Он имеет системы 12 В и 24 В и имеет режим автоопределения. Рекомендуемая емкость аккумулятора для этой турбины — 100 А или больше. Цифровой контроллер заряда MPPT специально разработан, чтобы всегда генерировать максимальную выходную мощность и управляет функциями безопасности, такими как автоматическое торможение и защита от чрезмерного заряда аккумулятора.

У него действительно низкая скорость включения — 4,5 мили в час. Это самая низкая из представленных нами моделей и означает, что она лучше всего производит энергию при низких скоростях ветра. На эту турбину также предоставляется отличная гарантия сроком на один год. Это одна из наших любимых моделей, которые мы рассказывали в обзорах домашних ветряных турбин.

В ящике:

  • 1 центральный элемент + генератор
  • 1 x насадка
  • 1 x цифровой контроллер заряда MPPT
  • 3 лезвия
  • 1 х носовой наконечник
  • 1 x ручной выключатель
  • Винты с шестигранной головкой, стопорные гайки, распорки, шестигранные ключи и инструкции

Итог: Если вам не нужна мощность более крупных турбин, тогда это одна из лучших ветряных турбин для жилых домов меньшего размера. Это комплект ветряных турбин для жилых помещений, который также может дополняться солнечной энергией. Это один из наших любимых небольших ветряных генераторов.

Ветряная мельница DB-400

Эта мини-ветряная турбина Windmill 400 Вт для домашнего использования идеально подходит для подачи электроэнергии «от сети» на суше или на море. Он был хорошо спроектирован, чтобы выдержать все, что может бросить ему природа. Он имеет УФ-покрытие и не подвержен коррозии в соленой воде. Кроме того, он может противостоять сильным порывам и сильным ветрам.Он также оснащен встроенной схемой отключения, что означает, что он «отключится», когда батареи будут полностью заряжены.

Он имеет номинальную мощность 400 Вт и подходит для системы питания 12 В. Эта турбина идеально подходит для аккумуляторов емкостью 50 А и более. У него приличное снижение скорости ветра — 6,7 миль в час, что означает, что он все еще может поставлять энергию в более спокойные дни. Ветряная мельница также предлагает полную годовую гарантию, чтобы обеспечить некоторое спокойствие в трудный первый год эксплуатации.

В комплект входит все необходимое, кроме шеста и аккумулятора.Это инвентарь:

  • 1 центральная часть + хвост (включая генератор + MPPT)
  • 3 лезвия
  • 1 х носовой наконечник
  • 1 x ручной выключатель + блок индикации вольтметра
  • 9 болтов с шестигранной головкой (большие)
  • 2 болта с шестигранной головкой (малые)
  • 1 шестигранный ключ
  • 11 гаек
  • 20 шайб
  • 1 гаечный ключ односторонний рожковый
  • Инструкция по установке

Миссури Рейдер 1600 Вт

«Миссури Рейдер» разработан и произведен в Америке.Компания (Missouri Wind and Solar) хорошо осведомлена и готова ответить на любые ваши вопросы. Эта модель поставляется в двух вариантах цвета (черный и серый), а также с двумя системами напряжения (24 В и 48 В).

Хвостовая часть и ступица турбины имеют прочную конструкцию, которая выдержит испытания временем. С выходной мощностью до 1600 Вт это одна из самых мощных турбин, которые мы рассматривали. Это означает, что он также имеет больший диаметр ротора — 1,6 м. Он также имеет впечатляющую скорость включения 6 миль в час, что делает его хорошим при слабом ветре.

Он также имеет генератор PMG (магнит), который обеспечивает его бесперебойную работу и отсутствие заеданий. Missouri Raider — одна из самых крупных ветряных турбин, которые мы перечислили, но также и одна из самых дешевых. Это недорогой комплект.

Итог: Эта ветряная турбина для домашнего использования имеет большую ценность. Это довольно мощная бытовая турбина, которая не роняет банк.

Руководство покупателя турбины для жилых домов

Покупка одного из этих устройств — большой шаг, требующий тщательного планирования.

В этом разделе мы описываем некоторые шаги, которые необходимо учесть перед покупкой.

Как работают комплекты домашних ветряных турбин?

Они выглядят очень просто, но то, что происходит «за кулисами», совсем не так. Мы не собираемся вдаваться в подробности, но в этом разделе мы объясним основы. Если вы не слишком много читаете, то видео ниже отлично объясняет вещи.

Ветровые турбины используют естественную кинетическую энергию, которую дает ветер Земли, и преобразуют ее в чистую электрическую энергию для наших домов.Когда лопасти ротора вращаются ветром, они приводят в действие генератор, использующий энергию (подробнее о том, как формируется ветер, читайте в нашей последней статье).

Ветряная турбина будет вырабатывать энергию всякий раз, когда скорость ветра достигает минимальной для модели. Например, турбина, рассчитанная на скорость включения 7 миль в час, начнет вырабатывать электроэнергию только тогда, когда скорость ветра достигнет этого порога.

Турбина будет вырабатывать энергию каждый раз, когда ветер дует достаточно быстро. Энергия накапливается в батареях глубокого цикла, потребляется или возвращается в сеть.

Ветряные турбогенераторы могут снизить счета за электроэнергию до 90%, если они используются в правильных условиях. Однако они не подходят большинству людей. Вы можете узнать, подходят ли они вам, в следующем разделе.

Доступны два типа комплектов ветряных турбин для жилых помещений. У каждого свои достоинства. Давайте посмотрим на каждый из них.

  1. Сеть, привязанная к сети — эта система подключена к национальной электрической сети.Этот тип турбинной системы поможет снизить потребление электроэнергии, поставляемой коммунальными предприятиями. Если ветряная турбина не выдает достаточного количества энергии, то решающую роль играет сеть. Если ветряная турбина производит слишком много энергии, избыток можно продать коммунальному предприятию. Эти системы имеют смысл, если ваша энергия, поставляемая коммунальным предприятием, дорогая, и их требования для подключения вашей турбины к сети не слишком дороги.
  2. Автономная система — это автономная версия, которая интересует тех, кто хочет стать самодостаточным и производить чистую энергию.Эта версия обычно используется вместе с солнечной электрической системой. В этом случае ветряная турбина заряжает аккумуляторные батареи, в которых хранится электричество.

Генератор будет вырабатывать электроэнергию постоянного тока в каждом случае. Его необходимо преобразовать в электричество переменного тока, прежде чем его можно будет использовать в домашних приборах или вернуть в сеть. Это делается с помощью инвертора. Некоторые ветряные турбины для продажи будут поставляться в виде полных комплектов и включать инвертор, но большинство из них продаются отдельно.

Что есть внутри комплектов домашних ветряных турбин?

Разобьем ветряк на составные части. Это должно дать лучшее понимание того, как это работает. Знание этой терминологии очень поможет при выборе лучшей ветряной турбины для дома для ваших нужд.

Генератор — это часть, которая вырабатывает электричество в системе. Движение роторов вращает генератор, который преобразует кинетическую энергию в электрическую. Генератор подключен к центральной части лопастей и находится прямо за ними.

Тормоза — лучшая конструкция ветряной турбины будет включать как ручную, так и автоматическую систему торможения.В некоторых моделях можно использовать автоматические тормоза, когда аккумуляторная батарея полностью заряжена. Ручные тормоза необходимы для обслуживания или даже в аварийных ситуациях.

Батареи — автономной системе потребуется набор батарей для хранения электроэнергии. Турбина будет вырабатывать электричество всякий раз, когда она вращается со скоростью выше минимальной. Таким образом, вы можете накапливать эту энергию в батареях, когда она понадобится. Свинцово-кислотные батареи (глубокого разряда) являются наиболее распространенными типами для использования. Их можно соединить последовательно или параллельно, чтобы получить батарею.

Контроллер — контроллер заряда — это в основном функция безопасности, которая заботится о батарее. Он контролирует количество энергии, хранящейся в батареях, и защищает батареи от перегрева, когда они полностью заряжены. Когда аккумуляторы полностью заряжены, контроллер направляет энергию на свалку (см. Следующий компонент). Мы рекомендуем контроллеры заряда MPPT. Они немного дороже ШИМ-контроллеров, но намного эффективнее.

Дамп — при полной зарядке аккумуляторной батареи турбина может продолжать вращаться.Без дампа энергии некуда деваться и система будет работать без нагрузки. Это означает, что он может вращаться очень быстро и сломаться. Дамп защищает устройство, когда батареи полностью заряжены, обеспечивая достаточное сопротивление в цепи.

Инвертор — электрическая энергия, производимая генератором, должна быть преобразована из постоянного тока в переменный перед тем, как ее можно будет использовать.

Как мне узнать, будет ли работать ветряная турбина там, где я живу?

Есть много веских причин заняться возобновляемыми источниками энергии, такими как ветер.Люди обычно выбирают энергию ветра по экологическим причинам, но другие причины включают более дешевую энергию и желание быть более независимыми.

Однако важно, чтобы люди оставались реалистичными в своих ожиданиях в отношении энергии ветра. Несмотря на то, что энергия ветра существует уже давно, есть причины, по которым энергия ветра не так популярна.

Во-первых, это полностью зависит от постоянства ветра. Если вы живете в месте, где средняя скорость ветра невысока, установка ветряной турбины будет совершенно непрактичной и пустой тратой денег.A

По сути, это означает, что энергия ветра не является подходящим источником энергии для большинства из нас. Взгляните на карту ниже, на которой показаны средние скорости ветра по всей стране на высоте 80 метров. Если вы живете в зеленой зоне, то вам следует забыть об этом прямо сейчас (если вы не живете на возвышенности). Вы можете получить всю эту информацию на сайте NOAA.

Как видно на карте, основные локации включают (но не ограничиваются ими):

  • Северная Дакота
  • Южная Дакота
  • Небраска
  • Канзас
  • Оклахома
  • Техас
  • Монтана
  • Вайоминг
  • Нью-Мексико
  • Миннесота
  • Айова

Важно помнить, что карта показывает среднюю скорость ветра и что ландшафт, который непосредственно окружает ваш дом, будет определять, будет ли энергия ветра для вас жизнеспособным решением.

Итак, как узнать, подходит ли вам ветер? Как можно рассчитать стоимость ветровой турбины для жилого дома с течением времени?

Для того, чтобы домашний ветрогенератор работал эффективно и давал вам приличное количество энергии, его расположение должно быть идеальным. Чем сильнее и стабильнее ветер, тем больше у вас будет энергии.

Ветровые турбины очень чувствительны даже к малейшим изменениям скорости ветра. Количество энергии ветра, которое вы можете собрать, можно очень легко подсчитать, если вы знаете скорость ветра.Энергия, собираемая ветром, увеличивается с кубом скорости ветра. Отношения можно представить так:

Собранная энергия = (Скорость ветра) 3

Это означает, что ветер со скоростью 10 миль в час даст в 8 раз больше энергии, чем ветер со скоростью 5 миль в час. Фактически, увеличение скорости ветра всего на 1,3 мили в час создаст вдвое больше энергии. Кроме того, выбрав место для ветряной турбины, в котором на 10% больше ветра, вы получите на 33% больше энергии.

Это соотношение не является точным научным, поскольку существуют другие переменные, которые влияют на количество собираемой энергии. Но это дает отличное представление о количестве энергии, которое вы можете произвести в данной области.

Карта выше дает отличное обозначение общих областей, которые получают хорошее количество ветра, но непосредственное окружение также жизненно важно. Ветряная турбина должна иметь возможность беспрепятственно работать от деревьев, холмов, зданий или чего-либо еще, что может повлиять на ветер.

Хорошими площадками для установки ветряных турбин могут быть вершины холмов, равнины, поля и берега океана. Все, что находится рядом с лесом, городом или долиной, рискует получить недостаточно сильный ветер.

Самый простой способ узнать наверняка, подходит ли ваша местная погода для кинетического ветрогенератора, — это измерить ее самостоятельно. Цифровой портативный измеритель ветра можно купить на Amazon. Чтобы действительно получить значимые результаты, вам нужно будет регулярно отслеживать скорость ветра в течение длительного периода времени.

В противном случае информацию можно получить на местных метеорологических сайтах. Эти данные не будут такими точными, как сбор ваших собственных данных «на месте», но будут хорошим индикатором. Они могут даже хранить исторические данные о скорости ветра, которые будут действительно полезным ресурсом.

Если после всех ваших исследований вы обнаружите, что живете в районе со скоростью ветра выше средней, вы можете подумать о продаже ветряных турбин. Они являются отличным решением проблем с энергоснабжением вне сети.

Вообще говоря, они хорошо работают в сочетании с солнечными батареями, но могут иметь смысл сами по себе, если ваш тариф на электроэнергию в настоящее время очень высок. В жаркие солнечные дни обычно не бывает очень ветрено, а в пасмурные и бессолнечные дни ветрено намного сильнее.

Ветровые турбины вырабатывают большую часть энергии зимой, а солнечные батареи выполняют большую часть своей работы летом. Комбинация того и другого — это прекрасная энергия, обеспечивающая отношения для экологически сознательных людей или тех, кто стремится «отключиться от сети».

Плюсы и минусы

Пока мы много говорили и предоставили много информации. Итак, вот краткое изложение ключевых моментов, которые следует вынести из этого. Это плюсы и минусы установки ветроэнергетической системы.

Плюсы

  • Возобновляемая энергия
  • Избегайте расходов на продление линий электропередач в удаленное место
  • Намного лучше для окружающей среды
  • Обеспечивает резервное питание при отключении электроэнергии
  • Экономьте деньги в долгосрочной перспективе
  • Льгота по налоговому кредиту от государства

Минусы

  • Дорогая установка
  • Опирается на погоду
  • Не подходит для большинства мест

Установка и обслуживание

Процедура установки комплектов ветряных турбин непростая.Вам потребуется хорошее представление об электричестве, чтобы ваша система работала эффективно и, что более важно, безопасно.

Кроме того, в большинстве комплектов нет стойки для установки устройства. Об этом тоже нужно подумать.

В этом разделе мы перечисляем несколько вещей, которые следует учитывать перед покупкой небольших ветряных генераторов.

  1. Убедитесь, что вы знаете место установки наизнанку . Кроме того, чтобы ветряная турбина находилась вдали от любых физических препятствий, связанных с ветром, таких как деревья и здания, убедитесь, что вы знаете преобладающее направление ветра.Ветряк должен располагаться с наветренной стороны от любых препятствий. Он должен быть как минимум на 30 футов выше любого препятствия в пределах 300 футов.
  2. План профилактических осмотров. Ваша ветряная турбина должна прослужить не менее 20 лет, но в течение всего срока службы она требует технического обслуживания. Убедитесь, что его можно легко опустить или достать для обслуживания.
  3. Учитывайте количество используемых проводов . Из-за сопротивления провода может быть потеряно довольно много электроэнергии.Постарайтесь спланировать место установки так, чтобы длина провода между турбиной и батареями была минимальной. Если вам необходимо использовать провод большой длины, попробуйте преобразовать постоянный ток (постоянный ток) в переменный (переменный ток), так как потери будут меньше.
  4. Как будет поддерживаться турбина? — Большинство производителей не поставляют шесты для крепления ветряной турбины. Вам нужно будет либо купить его, либо изготовить, либо прикрепить к крыше или другой поверхности.
  5. Убедитесь, что все настройки совпадают. Если вы выберете ветряную турбину 12 В, убедитесь, что вы также выбрали инвертор и контроллер 12 В, соответствующие ей. Аналогичным образом, если вы выбираете систему на 24 В или 48 В, убедитесь, что все они имеют одинаковое напряжение. Выгрузная нагрузка должна быть точно такой же, как и номинальная мощность турбины. Если у вас турбина мощностью 400 Вт, то сбросная нагрузка должна соответствовать ей.

Перед установкой сетевой системы вам, конечно же, необходимо получить разрешение от вашей коммунальной компании.

В автономной системе также потребуются батареи для хранения электроэнергии.Они используют батареи глубокого разряда, которые обычно бывают литий-ионными или свинцово-кислотными. Для большинства небольших ветряных турбин потребуются аккумуляторы на 12 В. Их можно комбинировать для создания батарейных блоков. Они предлагают больше места для хранения энергии.

Оба стиля потребуют, чтобы инвертор изменил ток с переменного на постоянный, прежде чем его можно будет использовать.

Техническое обслуживание

Ветряные турбины имеют много движущихся частей, и каждые 6 месяцев проводится их техническое обслуживание. При правильном обслуживании и уходе ветряная турбина должна прослужить 20 лет или даже дольше.

Общая проверка технического обслуживания должна включать:

  • Проверьте лезвия и носовой обтекатель на предмет поверхностных повреждений.
    • Поврежденные лезвия снижают эффективность и могут быть опасны.
  • Убедитесь, что носовой обтекатель лопастей сбалансирован и надежно закреплен.
    • Проверьте гайки и болты.
  • Очистите лезвия и конус от грязи или остатков.
  • Убедитесь, что электрические соединения надежны и не подвержены коррозии.
  • Проверьте состояние аккумуляторной батареи.
    • Используйте мультиметр для проверки батарей.
    • Очистите и осмотрите соединения.

Перед покупкой: Контрольный список

  • Провести местную ветровую съемку . Это важный шаг, который покажет, является ли турбина реальной перспективой или нет. Сделать это можно самостоятельно с помощью ветромера. Вам нужно будет измерять ветер на предполагаемом месте установки ежедневно в течение длительного периода времени (+1 год), чтобы получить полезные данные. Другой вариант — использовать общедоступную информацию, собранную метеорологическими агентствами.
  • Оценить выходную мощность ветряной турбины . Ранее мы упоминали простое уравнение, которое может дать приблизительное представление о том, сколько энергии можно произвести. Это уравнение полезно на ранней стадии принятия решения, но если вы действительно серьезно относитесь к приобретению ветряной турбины, есть более точный способ оценки производительности конкретных турбин. Это уравнение позволит вам увидеть, жизнеспособно ли это предложение.Уравнение:

AEO = 0,01328 D 2 V 3

AEO = Годовая выработка энергии турбиной (киловатт-часов / год)

D = Диаметр лопасти / ротора в футах

V = Среднегодовая скорость ветра, в милях в час (миль / ч)

  • Знать скорость включения ветряной турбины . Скорость включения — это минимальная скорость ветра, необходимая для того, чтобы турбина начала вырабатывать электроэнергию. Если скорость ветра ниже скорости включения, турбина не будет вырабатывать энергию.Если ваша средняя скорость ветра составляет 8 миль в час, не стоит покупать модель со скоростью включения 9 миль в час.

На этом мы подошли к концу нашего путеводителя по лучшим домашним ветряным двигателям. Мы надеемся, что вы нашли наше ценностное руководство.

Мы регулярно публикуем статьи о вещах, которые могут немного облегчить жизнь вне сети. Обязательно подпишитесь на нас в Facebook, чтобы быть в курсе всех последних новостей. Справа есть ссылка на нашу страницу «Нравится».

Сообщите нам, как продвигается ваш проект турбины, в комментариях ниже.Мы хотели бы услышать от вас!

Источники

Государственный веб-сайт по вопросам энергетики

Изображение карты ветров

Обогрейте дом с помощью механической ветряной мельницы

Производство возобновляемой энергии почти полностью направлено на производство электроэнергии. Однако мы используем больше энергии в виде тепла, которое солнечные батареи и ветряные турбины могут производить лишь косвенно и относительно неэффективно.

Солнечный тепловой коллектор пропускает преобразование в электричество и поставляет возобновляемую тепловую энергию прямым и более эффективным способом.

Гораздо менее известно, что механическая ветряная мельница может делать то же самое в ветреном климате — из-за слишком большого размера тормозной системы ветряная мельница может выделять много прямого тепла за счет трения. Механическая ветряная мельница также может быть соединена с механическим тепловым насосом, который может быть дешевле, чем использование газового котла или электрического теплового насоса с приводом от ветряной турбины.

Тепло в сравнении с электричеством

В мировом масштабе спрос на тепловую энергию соответствует одной трети предложения первичной энергии, в то время как спрос на электроэнергию составляет лишь одну пятую.В умеренном или холодном климате доля тепловой энергии еще выше. Например, в Великобритании на тепло приходится почти половина общего потребления энергии. Если мы посмотрим только на домашние хозяйства, тепловая энергия для отопления помещений и нагрева воды в умеренном и холодном климате может составлять 60-80% от общего внутреннего спроса на энергию.

Несмотря на это, возобновляемые источники энергии играют незначительную роль в производстве тепла. Основным исключением является традиционное использование биомассы для приготовления пищи и обогрева, но в «развитом» мире даже биомасса часто используется для производства электроэнергии вместо тепла.Использование прямого солнечного тепла и геотермального тепла обеспечивает менее 1% и 0,2% общемирового спроса на тепло соответственно. Хотя на возобновляемые источники энергии приходится более 20% мирового спроса на электроэнергию (в основном гидроэлектроэнергия), на них приходится только 10% глобального спроса на тепло (в основном биомасса).

Прямое и косвенное производство тепла

Электроэнергия, произведенная из возобновляемых источников энергии, может быть — и преобразуется — в тепло косвенным образом. Например, ветряная турбина преобразует свою энергию вращения в электричество с помощью своего электрического генератора, и это электричество затем может быть преобразовано в тепло с помощью электрического нагревателя, электрического бойлера или электрического теплового насоса.Результат — тепло, выделяемое ветровой энергией.

В частности, многие правительства и организации продвигают электрический тепловой насос как устойчивое решение для производства тепла из возобновляемых источников. Однако солнечная и ветровая энергия также может использоваться напрямую, без предварительного преобразования их в электричество — и, конечно же, то же самое относится и к биомассе. Прямое производство тепла дешевле, может быть более энергоэффективным и более устойчивым, чем косвенное производство тепла.

Прямая альтернатива солнечной фотоэлектрической энергии — солнечная тепловая энергия, технология, появившаяся в девятнадцатом веке после более дешевых технологий производства стекла и зеркал.Солнечная тепловая энергия может использоваться для нагрева воды, отопления помещений или в промышленных процессах, и это в 2-3 раза более энергоэффективно по сравнению с косвенным путем, включающим преобразование электроэнергии.

Прямая альтернатива ветроэнергетике, которую все знают, — это старомодная ветряная мельница, которой не менее 2000 лет. Он передавал энергию вращения от своего ветряного ротора непосредственно на ось станка, например, для пиления дерева или шлифования зерна. Этот старомодный подход остается актуальным, в том числе в сочетании с новыми технологиями, поскольку он будет более энергоэффективным по сравнению с первым преобразованием энергии в электричество, а затем обратно во вращательную энергию.

Однако старомодная ветряная мельница может обеспечивать не только механическую, но и тепловую энергию. Проблема в том, что этого почти никто не знает. Даже Международное энергетическое агентство не упоминает о прямом преобразовании ветра в тепло, когда предлагает все возможные варианты производства тепла из возобновляемых источников.

Читать у источника.

В связи с этим обновляется Канадский национальный строительный кодекс с целью перевода канадских зданий на более высокую энергоэффективность.

Обновление Building Code Audio…

Обогрейте дом и воду ветром

Пол Гипе, эксперт по ветроэнергетике и автор книги Wind Energy Basics: A Guide to Home- and Community-Scale Wind Energy Systems , ознакомил меня с идеей использования энергии ветра для обогрева вашего дома или горячего водоснабжения. В последние месяцы из-за энергетического кризиса набирают популярность солнечные системы горячего водоснабжения, но идея ветровых систем отопления еще не заметна на радарах возобновляемых источников энергии.Так что, если там, где вы находитесь, солнца мало, и вы хотите поставлять в дом безуглеродное тепло, подумайте об использовании энергии ветра — это может иметь значительные преимущества по сравнению с солнечной.

Ниже приводится выдержка из Основы ветроэнергетики Пола Гипа. Он адаптирован для Интернета.


Подобно гибридам ветра и солнца, использование зимнего ветра для обогрева дома всегда казалось идеальным способом сочетать технологию с естественным циклом. Поскольку тепловые нагрузки являются функцией ветров, отнимающих тепло, почему бы не использовать эти самые ветры для обогрева вашего дома? Массачусетский университет предложил такую ​​ветряную печь в середине 1970-х годов, и несколько компаний попытались продать эту идею домовладельцам, уже подключенным к электросети.Эта концепция так и не прижилась в Северной Америке, где экономика никогда не имела смысла, но на короткое время она процветала в Дании, где цены на отопление значительно выше.

Датский фольклорный центр возобновляемых источников энергии обнаружил, что ветряная турбина, которая покрывает потребность в тепле в зимний период, может легко покрыть нагрузку на горячее водоснабжение летом. Folkecenter также сообщает, что экономически выгоднее использовать ветряную электроэнергию в качестве электричества, а не преобразовывать ее в тепло. Как правило, стоимость киловатт-часа электричества, преобразуемого в тепло с помощью резистивных нагревателей, вдвое превышает стоимость киловатт-часа (см. Рисунок 5-6, Отопление дома).

Сторонники

утверждали, что хранить избыточную энергию ветра в виде тепла намного дешевле, чем хранить ее в батареях. Таким образом, ветровое отопление может играть важную роль в автономных системах, которые обычно находятся на удалении и не имеют постоянного доступа к ископаемому топливу. Хью Пигготт из Scoraig Wind Electric сбрасывает излишки энергии ветра в «накопительные нагреватели», которые накапливают тепло в виде горячей воды. По словам Пигготта, в Великобритании это обычное дело для хранения дешевой электроэнергии в непиковое время в ночное время для подключенных к электросети.

Чтобы гарантировать надежную подачу ветряной электроэнергии для автономной системы, вам понадобится турбина гораздо большего размера, чем необходимо для выработки соответствующего количества киловатт-часов для дома, подключенного к сети. Турбина большего размера снижает нагрузку на батареи, генерируя ток даже при слабом ветре. При умеренном или сильном ветре турбина производит больше мощности, чем необходимо. Излишки затем можно использовать для отопления, тем самым экономя топливо.

Сброс или отведение избыточной энергии ветра на отопление стало обычной практикой в ​​автономных ветровых системах.Для тех, кто не в сети, ситуация в Альберте, Канада, мало отличается от ситуации в Шотландии. В Альберте Джейсон Эдворти использовал Bergey Excel в системе зарядки аккумуляторов, где избыточная энергия перенаправлялась в обычную водяную систему для подогрева полов.

Электрическая система управления турбиной должна быть адаптирована для направления избыточной мощности на ваш отвал или отклоняющую нагрузку, чтобы гарантировать совместимость этой нагрузки с ветряной турбиной. Вы не хотите останавливать ротор при включении сброса нагрузки из-за слишком большой нагрузки на ротор.Современная твердотельная электроника хорошо подходит для этой функции.


Рекомендуемая литература

Весна (почти) здесь! 5 вещей, которые вам понадобятся, чтобы снова сесть на велосипед

Что, если мы начнем задавать вопросы получше?

Как небольшие ветряные турбины могут привести ваш дом в действие

Мы все их видели — эти массивные белые трехзубые башни с вертушками, тянущиеся вдоль автострад сельской Америки. Эти огромные ветряные турбины высотой в сотни футов, ничего не подозревающие, но изобилующие футуристическим потенциалом.Несмотря на медленные колебания, эти турбины быстро меняют современный ландшафт возобновляемых источников энергии.

На промышленные ветряные турбины приходится 6,5% электроэнергии Америки, поэтому неудивительно, что так много домовладельцев ищут умные способы использовать экологические преимущества энергии ветра. Небольшие ветряные турбины вбирают в себя всю природную магию энергии ветра и превращают ее в бытовую электрическую машину. Эти упрощенные решения для выработки электроэнергии, служащие экологически безопасными воротами к чистой, рентабельной возобновляемой энергии, прокладывают путь к более экологичному будущему.

Но как именно работает энергия ветра и может ли небольшая ветряная турбина приводить в действие ваш дом? Каковы преимущества и проблемы? Мы рассмотрим эти и другие вопросы ниже.

Как работают жилые турбины?

Небольшие ветряные турбины, также известные как ветряные турбины для жилых домов, обладают всеми функциями промышленных ветряных турбин. Все ветряные турбины преобразуют кинетическую энергию, создаваемую ветром, в механическую энергию. c Их пропеллеры спроектированы таким образом, чтобы улавливать максимальное количество энергии ветра. Когда захваченная энергия ветра преобразуется в электричество, она может обеспечивать питание вашего домашнего освещения, электрического отопления, бытовых приборов и т. Д. В зависимости от размера вашей небольшой ветряной турбины и вашего географического положения вы можете вырабатывать достаточно энергии, чтобы полностью отказаться от счетов за электроэнергию.

Как небольшие ветряные турбины могут приводить в действие мой дом?

Глядя на простую малогабаритную ветряную турбину, вы можете быть удивлены, что она может поддерживать или даже дополнять ваши потребности в электроэнергии, но ветряные турбины для жилых домов могут вырабатывать от 400 Вт до 100 кВт.Средняя скорость ветра в вашем районе определяет, сколько энергии ветра можно преобразовать.

Знаете ли вы, что электричество, генерируемое ветром, может питать следующие предметы домашнего обихода:

  • Бытовая техника (стиральная машина, сушилка, посудомоечная машина и т. Д.)
  • Системы кондиционирования и отопления
  • Водонагреватели
  • Бытовые светильники

Получить Подтверждение финансирования вашего нового водонагревателя

Готовы ли вы к новому водонагревателю?

По данным U.S. Министерство энергетики, лучшим показателем производительности ветряных турбин является годовая выработка энергии. Вы можете не осознавать, но есть четкая разница между силой и энергией. Мощность, измеряемая в киловаттах (кВт), — это скорость потребления электроэнергии. Энергия, которая измеряется в киловатт-часах (кВтч), представляет собой общее количество потребляемой энергии. Приобретая идеальную небольшую ветряную турбину для вашего дома, узнайте расчетную мощность турбины в кВтч / год, чтобы определить, может ли ветряная турбина производить достаточно электроэнергии для удовлетворения ваших потребностей.

Почему стоит выбрать энергию ветра?

Есть причина, по которой экологически сознательные домовладельцы стекаются к экологически чистым альтернативам электроэнергии, чтобы уменьшить свою зависимость от электросети и ископаемых видов топлива. В условиях постоянно растущей реальности изменения климата, требующей реальных и эффективных изменений, возобновляемые источники энергии стали более привлекательными, чем когда-либо. В то время как солнечная энергия приобрела огромную популярность как в промышленности, так и в жилом секторе, энергия ветра сильно отстает.

История того, как люди использовали энергию ветра, восходит к 5000 г. до н.э., ветряные мельницы прошли долгий путь с момента их изобретения 1850 г. — сегодня их высота составляет более 200 футов, и они способны производить достаточно возобновляемой энергии для выработки энергии, эквивалентной 32 миллионам американцев. дома.Энергия ветра растет так быстро по всему миру. Министерство энергетики США стремится к 2030 году заменить 20% электроэнергии страны на энергию, производимую ветром.

Потенциал ветровой энергии был совершенно очевиден, но как частному домовладельцу это может быть трудно понять как можно эффективно использовать эту силу у себя дома. Выгоды можно разделить на три ключевых фактора; энергия ветра на 100% экологична, бесплатна для производства и на 100% возобновляема.

Пока Земля продолжает вращаться, разное атмосферное давление будет продолжать создавать ветер, который затем может непрерывно преобразовываться в электричество. Домовладельцы несут полную ответственность за затраты на установку своей небольшой ветряной турбины — энергия, произведенная после этого, предоставляется бесплатно. А поскольку энергия ветра полностью зависит от природных атмосферных явлений, в процессе преобразования не участвуют вредные газы, масла или токсины. Итак, хотите ли вы сократить счета за электроэнергию или сократить выбросы углекислого газа, выбор энергии ветра позволит вам получить оба преимущества одним махом.

Какие типы бытовых турбин бывают?

Небольшие ветряные турбины существуют в двух доминирующих формах: на крыше и отдельно стоящие башни. Среди этих двух типов бытовые турбины могут быть либо горизонтально-осевыми, либо вертикально-осевыми.

  • Горизонтально-осевые турбины : Горизонтально-осевые ветряные турбины являются наиболее распространенным типом небольших ветряных турбин. Обычно они имеют три лопасти гребного винта, которые колеблются против ветра, заставляя лопасти противостоять ветру, чтобы максимизировать захватывающую способность.Хотя они обычно тяжелее своих собратьев с вертикальной осью, ветряные турбины с горизонтальной осью лучше спроектированы для более высокой выработки энергии.
  • Турбины с вертикальной осью : В ветряных турбинах с вертикальной осью используется ось вращения, которая закреплена перпендикулярно земле. Эти турбины чаще используются в жилых помещениях, но становятся все более популярными в промышленных масштабах. Ветряные турбины с вертикальной осью спроектированы так, чтобы улавливать ветер, дующий под любым углом, что делает их более привлекательным вариантом для тех, кто живет в суровом климате.

Каковы преимущества малых ветряных турбин?

  1. Экологичная альтернатива энергии
    В отличие от энергии, производимой на ископаемом топливе, энергия ветра полностью чиста и экологична. Вам не придется беспокоиться о загрязнении окружающей среды разрушительными выбросами или опасными долгосрочными последствиями, как в случае выработки энергии на основе угля или нефти. Когда вы модернизируете свой дом до небольшой ветряной турбины, вы эффективно уменьшите свою зависимость от традиционных источников энергии и пополните ряды домовладельцев, заботящихся об окружающей среде, стремящихся к более экологичному завтра.
  2. Возобновляемость
    Ветровая энергия не только бесплатна, но и полностью возобновляема. Окружающий воздух всегда будет сходиться с разной скоростью давления, а это означает, что ветер всегда будет существовать в географических областях, которые подвержены неравенству воздуха. По сути, вам никогда не придется беспокоиться об истощении запасов.
  3. Доступность финансирования
    Хотя одним из недостатков установки ветряной турбины в жилых домах являются первоначальные первоначальные затраты, домовладельцы могут использовать ряд специализированных способов финансирования, чтобы воспользоваться преимуществами ветроэнергетики.Чистая энергия с оценкой имущества, также известная как финансирование PACE, представляет собой простой план на основе рассрочки для домовладельцев, заинтересованных в финансировании своей установки за счет специальных налоговых сборов на свою собственность.

Каковы проблемы малых ветряных турбин?

  1. Зависимость от погоды
    Одним из самых серьезных препятствий для ветроэнергетики является то, что вырабатываемая энергия полностью зависит от географического положения и постоянных погодных условий. Это означает, что энергия ветра может быть как непредсказуемой, так и непостоянной, что делает практически невозможным прогноз общей ежемесячной экономии.В большинстве географических случаев ветер дует непостоянно, поэтому размер сбережений, которые вы зарабатываете, обязательно будет колебаться.
  2. Уровень шума
    Ветровые турбины могут издавать звуки мощностью от 50 до 60 децибел, что может быть невероятно шумным для спокойных районов. Если вы живете в сельской местности и у вас есть преимущество в том, что у вас почти нет соседей, громкие, жужжащие звуки будут только мешать вам, однако тем, кто живет в густонаселенных районах, может повезти меньше.
  3. Правила зонирования
    Наряду с борьбой со значительно повышенным уровнем шума процесс установки небольшой ветряной турбины становится еще более трудным из-за местных законов, ТСЖ и правил зонирования, которые могут вообще запретить установку.

Если вы не уверены в законах, правилах и ограничениях зонирования вашего района, вы можете обратиться к местному строительному инспектору, совету по планированию или наблюдательному совету, чтобы получить информацию, необходимую для соответствия требованиям вашего проекта.

Заключение

Энергия ветра растет и не показывает никаких признаков замедления. Домовладельцы, стремящиеся уменьшить свой углеродный след и сократить свои ежемесячные счета за электроэнергию, обязательно извлекут выгоду из обоих преимуществ сразу после установки их небольшой ветряной турбины.Хотя первоначальная стоимость может быть высокой, это разумный способ воспользоваться бесконечно богатым ресурсом.

Ветряные электростанции для ураганов Комплекты ветрогенераторов для жилых домов

Малые ветряные генераторы

Немного о том, как малая ветряная турбина работала или работала в прошлом, и чем отличается наш продукт. Чтобы понять, как работает ветрогенератор, вы должны сначала понять, что генератор сам по себе не вырабатывает мощность, он преобразует кинетическую энергию и крутящий момент из набора лопастей в электрическую энергию.Казалось бы, в то время как средний потребитель или частное лицо испытывает сжатие этой концепции, когда они понимают, что ветряная турбина коммунального масштаба с огромными лопастями вырабатывает больше энергии, чем ветряная турбина микро. В какой-то момент эта логика теряется для многих потребителей, которые, похоже, теперь принимают решения о покупке на основе «рейтингов мощности», которые, по моему опыту, являются просто вымышленными счетами, в некоторых случаях сфабрикованными некоторыми небольшими поставщиками ветряков. Некоторые члены сообщества энтузиастов малого ветра придумали термин и называют его «ваттными войнами».В то время как ваттные войны хороши для некоторых недобросовестных людей, которые стремятся получить какое-либо конкурентное преимущество, которое они могли бы получить на конкурентном рынке, успехи этих компаний, по сути, сбивают потребителей с толку, порождают нереалистичные ожидания от их продуктов и во многих случаях приводят к исходу многих потребителей. и маленький энтузиаст ветра из хобби. Как минимум, эти люди отвлеклись от того, что важно в малом ветре и, в большей степени, от возобновляемых источников энергии в целом.


Так что же важно при покупке небольшой ветряной турбины?

Я сам еще не получал счета за электроэнергию в ваттах.Используемая мера — киловатт-часы. Это просто означает использование нагрузки 1000 Вт в течение всего часа. Это используется для расчета того, сколько энергии используется и как определить размер систем возобновляемой энергии. При обсуждении малых ветряных генераторов было бы лучше понять, какие из них будут производить больше киловатт-часов в день.

Турбина А имеет стабильную мощность 250 Вт, поэтому за 4 часа она производит 1 киловатт-час. В течение дня тот же ветрогенератор в этом примере будет производить 6 киловатт-часов в течение дня.24 часа, разделенные на 4, составляют 6 кВтч. Оценивая эту скорость, мы можем предположить, что на этой средней турбине A будет генерироваться около 180 кВт / ч в месяц.

Турбина B Эта турбина поставляется от производителя с номинальной мощностью 2000 Вт. 5 лопаток диаметром 28 дюймов с минимальной рабочей площадью. После проверки калькулятора клинков, который мы обнаружили в компании Warlock Engineering, мы обнаружили, что для достижения мощности всего 200-300 Вт при стандартной конструкции энергетической лаборатории Национального исследовательского центра на скорости 24,6 миль в час. Это была бы выходная мощность, если бы турбина была хорошо спроектирована, как рекламируется, и запускалась при слабом ветре, как рекламируется.Реальность такова, что многие из этих турбин плохо спроектированы и построены и со временем вырабатывают незначительную мощность, если только они не работают при сильном ветре. Гипотетически, ради обсуждения, мы дадим турбине В преимущество сомнения и скажем, что она вырабатывает 2000 Вт в течение получаса во время сильного ветра. В этом случае турбина вырабатывала бы 1 кВт / ч, а генераторы — минимальную, если вообще мощность, при среднем ветре из-за плохой конструкции, зубцов и других конструктивных недостатков. Снова давая некоторым из этих продуктов преимущество сомнения и «кредит» от производства еще одного кВтч в течение остальной части дня при подзарядке при ветре 12-18 миль в час, этот продукт может выдавать в целях обсуждения 2 кВтч на день.В течение месяца у вас будет что-то еще, порядка 60 кВт · ч, произведенное за тот же период времени.

Выводы

Глядя на оба гипотетических примера и сравнивая, легко увидеть и теперь понять, почему небольшой ветрогенератор, рассчитанный на необычно высокую выходную мощность, на самом деле может вырабатывать меньше полезной мощности с течением времени в раз В 3-4 раза меньше, чем на то, что хорошо построено, правильно спроектировано и честно оценено.

При этом и в генераторе у вас есть обмотки.Это провода, которые вы видите в кожухе, которые намотаны в непосредственной близости. Эти провода имеют эмалированное покрытие, которое имеет номинальную температуру, при которой, если он нагревается за пределы покрытия, сгорает, и генератор или даже электродвигатель сгорают. Поэтому важно понимать, что в любом генераторе, если слишком большой крутящий момент приложен к обмоткам такого размера или калибру проводов, ток в силе тока нагнетает тепло, и любой генератор может сгореть, если для данного генератора приложен слишком большой входной крутящий момент.Вот почему важно согласовать ветряную турбину с генераторной установкой.


Понимание обмоток генератора с постоянными магнитами и покупка pma

В любом генераторе, будь то переделанный генератор переменного тока с постоянными магнитами delco, наши конструкции с радиальным или даже большим осевым потоком с белой молнией могут использоваться с разными калибрами проводов, которые используются по разным причинам для конкретного применения. Также важно понимать, что, вообще говоря, когда вы смотрите на генератор переменного тока с постоянным магнитом для продажи на нашем сайте ebay youtube Amazon и т. Д., Когда вы видите рекламируемое напряжение, такое как часто модели 12, 24 и 48, это обычно не означает, что это своего рода внутренний регулятор, который ограничивает выходное напряжение генератора или pma до адекватного уровня зарядного напряжения для приложения. Это одна из самых больших ошибок, которые, как мы видим, делают сами люди при выборе генератора.Обычно продавцы и производители оценивают генератор с постоянным магнитом как, например, 12 вольт, когда диапазон оборотов генератора достаточен для достижения напряжения отключения для зарядки данной батареи. Термины ветряная мельница, ветряные генераторы, ветряные зарядные устройства или комплекты ветряных турбин для жилых помещений, которые мы часто видим взаимозаменяемыми, пытаются сказать вам, что в приложении с прямым приводом с определенным набором лопастей они будут использовать конкретный генератор для приложения.

Так в чем разница?

Генератор любого типа имеет емкость «прорези» или область, в которую может поместиться обмотка.Это будет уникально для конкретного генератора. Важно понимать, что в пределах рабочей зоны можно использовать провода разного калибра. В области обмоток генератора больше витков или любая другая терминология, которую вы предпочитаете, могут поместиться в данной области с более тонким проводом, чем с более толстым проводом, в зависимости от того, что физически вписывается в данную катушку статора, обмотку, обмотку и / или паз. «Опять же, какая терминология подходит для данного генератора переменного тока.


Влияние калибра провода в обмотке генератора с постоянным магнитом,

1-й принцип работы ветрогенераторов (который мы преодолели с помощью нашей новой технологии) Я объясню, как это сделать в конце статьи.


Врезка в точку.

Независимо от напряжения аккумуляторной батареи системы или запуска связи с сетью для получения любой полезной мощности, напряжение в обмотках статора или генератора должно быть выше, чем то, на которое он пытается передать мощность.

Когда полюс или магнитное поле проходит через катушку, в результате начинают течь электроны, но для целей нашего обсуждения того, как работают обмотки, важно понимать, что большее количество обмоток в прорези более тонкого провода создает более высокое напряжение с магнитный ротор вращается на более низких оборотах.Это отлично подходит для ветряных генераторов в районах с слабым ветром и встраивается в здания, где люди помнят, что выработать некоторую мощность с течением времени лучше, чем не производить никакой энергии, пока не дует сильный ветер. Это остается балансирующим действием, потому что, хотя многие потребители хотят генератор с низкой частотой вращения. Компромисс заключается в том, что в то время как более тонкий провод будет создавать напряжение для достижения точки разреза, чтобы начать генерировать мощность, нижняя сторона заключается в том, что более тонкий провод ограничивает потенциальный ток, который может нести обмотка. Проволока Найнера также нагревается из-за большего внутреннего сопротивления.

Во многих отношениях то, что происходит с производителем, во многих случаях является тонким балансирующим действием, которое должно учитывать множество переменных. Если провод слишком тонкий, генератор может «включиться», то есть повысить напряжение выше, чем на батарее. Если включение слишком низкое, сопротивление будет затягивать турбину, водяное колесо и т. Д. С резистивной нагрузкой из-за недостатка крутящего момента. Избыточное тепло может накапливаться, когда обмотка пытается пропустить ток при наличии достаточного крутящего момента для преодоления «резистивной нагрузки», т.е.е. когда генератор становится труднее вращать после включения ». И наоборот, в случае, когда в генераторе используется слишком толстая или тяжелая обмотка, существует потенциал для создания большого тока, но из-за ограничений частоты вращения в конкретном приложении мощность не может генерироваться из-за невозможности достичь точки включения. Примерное напряжение аккумулятора составляет 13,3, но напряжение холостого хода генератора составляет 8,8. Напряжение перетекает от более высокого давления к более низкому »

Неправильный генератор Неправильное приложение

Одна из ошибок, которую часто допускают новички, пытающиеся определить размер генератора, заключается в том, что они покупают именно по классификации напряжения.Помните, как мы обсуждали ранее, изготовители ветряных генераторов склонны оценивать свои напряжения при оборотах прямого привода 150–250 при заданном напряжении. Это не означает, что если генератор с постоянным магнитом вращается на более высоких оборотах, напряжение генератора не будет превышать 24 или даже 48 вольт. Это означает, что в случае, если у вас может быть гидромашина с кабелем с более высокой передачей и более высокими оборотами, может быть лучше фактически использовать генератор переменного тока с постоянными магнитами на 24 или даже 12 вольт.

Вольт, умноженное на амперы = ватты

В примере, где потребитель выбирает использовать генератор, обозначая его как 12 вольт, который будет иметь более толстую обмотку, он на самом деле будет иметь возможность пропускать больший ток на конкретный генератор и производить больше мощности при 48 вольт, в то время как фактически работает pma. прохладнее и продлевает продолжительность жизни.


Ураган Белая молния: отклонение от статус-кво

Hurricane white Lightning использует более толстую обмотку, которая позволяет более высокому уровню тока проходить к сетке или батарее. Это позволяет генератору работать с обоими охладителями и пропускать большую силу тока, что дает большую мощность и меньшее сопротивление, проходящее через обмотки. Мы используем запатентованный интеллектуальный контроллер MPPT для повышения выходной мощности, чтобы максимизировать выходную мощность в любых условиях. Если вы могли следить за обсуждением по существу, мы удалили часть действия по уравновешиванию.Мы больше не ограничены использованием более тонкой проволоки в обмотках для достижения точек врезки. У нас меньше тепла в генераторах. Больший контроль над турбинами и, наконец, более высокая выходная мощность с течением времени, чем что-либо в этом классе. Мы используем наш контроллер, чтобы получать зарядную мощность от турбин, которую другие машины с более легкой обмоткой не могут. Наш контроллер делает еще один шаг вперед.

Want to say something? Post a comment

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *