Принцип роботи вітрогенератора потрібно знати тим, хто хоче використовувати енергію вітру

Почнемо з відповіді на питання, винесене в заголовок: для чого вам потрібен вітрогенератор? І дивлячись для кого він потрібен? Пенсіонеру він потрібен, щоб лампочки горіли, телевізор працював і в будинку було тепло. Підприємцю, власникові невеликої, на 10 номерів, придорожнього готелю буде потрібно набагато більше електроенергії, а власникові заміського будинку, коли він там буває тільки вранці і ввечері, треба навіть менше, ніж пенсіонерові. Коли ви точно розрахуєте потреба, тоді можна і розбиратися з питанням про те, як працює вітрогенератор з горизонтальною або вертикальною віссю обертання ротора. Для цього не зайве знати і кліматичні умови даної місцевості, який напрямок і з якою середньорічною швидкістю дме вітер.

Отримавши відповідь, неважко розрахувати, яку по потужності установку вибрати, як підібрати інвертор, які акумуляторні батареї придбати і скільки. Споживана енергія не може перевищувати потужність інвертора і швидкість зарядки акумулятора і так далі. Технічних питань багато, про які ми зараз і поговоримо.

Якщо вам необхідна електроенергія рідко, але з великим навантаженням, то тут особливу увагу треба приділити вибору інвертора. Попросту кажучи, перетворювача струму з змінного в постійний. Можливо, що вам буде потрібно не один подібний агрегат.

Знаючи, що у вашій місцевості бувають часті випадки повного затишшя, тоді треба надати значення вибору акумуляторів з великою ємністю. А щоб вони швидше заряджалися, треба робити ставку на вибір більш потужного вітрогенератора. Тобто, пристрій одного агрегату тісно пов'язане з характеристикою іншого. Все треба ретельно розрахувати, починаючи від середньорічної швидкості вітру і до потужності кожного приладу окремо.

І в тому випадку, якщо ви будете знати, скільки електроенергії вам треба на добу, скільки годин займає саме пікове споживання і скільки в ці години треба кіловат, ви можете точно зробити вибір, який вигляд вітрогенератора вам буде потрібно.

Анатомія вітряної установки

З чого складається і як працює «організм» вітрогенератора в цілому. Перераховуємо: лопаті (пропелер), ротор турбіни (обертається частина), генератор, вісь генератора, інвертор, що перетворює змінний струм в постійний для зарядки батарей, акумулятор. Схематичний креслення вітрогенератора наочно показує схема. Дивіться малюнок.

При обертанні ротора створюється трифазний змінний струм, потім йде через контролер на акумуляторну батарею постійний струм для його зарядки, далі інвертор, що перетворює струм в стабільно-змінний для подачі на споживачі (освітлення, телевізор, радіоприймач, опалювальні батареї і т.д.). Таке схематичне пристрій вітряних установок.

Принцип роботи будь-якого виду вітрогенератора наступний: обертання викликає три види фізичного впливу на лопаті гвинта - імпульсну силу і підйомну, в результаті яких починає приходити в рух маховик, і гальмує силу. Дві сили проти однієї долають опір і маховик розкручується, ротор створює магнітне поле на нерухомої частини генератора. Цього достатньо, щоб по дротах пішов електричний струм.

Перед покупкою вітрогенератора необхідно врахувати всі нюанси. Якщо повітряний потік з якої-небудь причини обходить стороною вашу місцевість, то установка потужного вітрогенератора навряд чи доцільна. Тоді для вас підійде генератор невеликої потужності. А буває і так, що напрямок вітру змінюється постійно. Тоді, звичайно ж, варто подумати про те, чи є сенс встановлювати вітряні установки. І в разі розрахунків на користь установок, то перевагу треба віддавати використанню вітрогенератора вертикального виду обертання осі. Чим же вони відрізняються один від одного - вертикальні і горизонтальні вітряки, які їх переваги та недоліки, розмова в наступному розділі.

Плюс пишемо, мінус в розумі тримаємо

Доки ми будемо ганятися за європейськими товарами! Невже у нас гірше майстра, або таке допотопне обладнання, щоб випускати на ринковий прилавок низькосортну продукцію? Звичайно ж ні. Вартість вітрогенератора безпосередньо залежить від сумарної потужності, який володіє вітроелектростанція в зборі.

Ціна зазвичай коливається і залежить від виробника. Зарубіжний виробник - о! Тоді можна і три шкури здерти з покупця. Не піддавайтеся на цю дешеву приманку. Ціна від нашого, вітчизняного виробника, в три рази дешевше, ніж від зарубіжних майстрів. А різницю в якості і під мікроскопом не відрізниш. Пора б вже навчитися поважати свого співвітчизника, мужньо, всупереч будь-яким препонам, що займається виробництвом товарів.

Вітряні установки за своїм устроєм діляться на два види: з горизонтальним валом генератора і з вертикальним. Вітрогенераторних установка з вертикальним валом має наступні незаперечні переваги перед горизонтальною:

Відпадає необхідність облаштовувати флюгер. І ніяких підшипників для обертання верхньої коробки при зміні напрямку вітру. Вертикальна конструкція коштує непорушно при всякому вітрі і вловлює будь-яке його напрямок.
Влаштована з мінімальною кількістю передавальних редукторів.
Здатна вловлювати найменші коливання вітру, що дає можливість наблизити конструкцію до поверхні землі і набагато здешевити монтаж і обслуговування.
Генератор менше реагує на зміну напрямку і швидкість вітру.

Як і в кожному обговорюваному справі не обійшлося і без ложки дьогтю в бочці меду. недоліки:

Лопать турбіни з вертикальним валом влаштована так, щоб досягати площі рази в три більше, ніж займають лопаті гвинта горизонтальної установки. Явний мінус.
І, як наслідок, ККД станцій вертикальної конструкції в три рази менше, ніж горизонтальних установок.

Йдемо завтра в море

Кілька слів про конструкції «моряків», а потім про самому «морський похід». Отже, схема вітроустановок принципово скрізь однакова, хіба що, з деякими відхиленнями від норми. Ось основні елементи вітрогенератора:

Роторна частина (обертається). Її завдання перетворити силу вітру в обертальний рух. Сюди входять лопаті і вал.
Редуктор. Його завдання збільшити швидкість обертання валу до двох і більше тисяч обертів на хвилину і передати це обертання на генератор. Найпростіша схема вітряків виконана без редуктора. Там генератор безпосередньо з'єднаний валом з лопатами.
Генератор. Тут за допомогою магнітних полів обертання валу створює електроенергію.
Анемометр. Це прилад, що вимірює швидкість вітру. Знаходиться ззаду корпусу, поряд з флюгером, який відповідає за напрямок лопатей проти руху вітру.
Вежа, на якій монтується вся система вироблення електроенергії.
Перетворювач напруги (див. Схему).

Така конструкція «моряків» - вітрогенераторів.

А тепер згадаємо, яке найвразливіше місце вітрогенератора будь-якого типу, будь то вертикального або горизонтального? - Точно, це можливе затишність, коли вітроелектростанція повністю припиняє свою роботу. І де ж вихід? Він є. Як в будь-якій життєвій ситуації. В даному випадку - це вихід в море. Туди, де вітри дмуть практично круглий рік і цілодобово.

Увечері дме вітерець з суші на море, вранці - з моря на сушу. «Бриз» називається. Поблизу високих прибережних гір панує «Бора» - холодний вітер, що спрямовується в море з боку гірських вершин. «Муссон» - досить постійний Сезонник, що дме в літній час з моря, а взимку в протилежну сторону. У західних берегів Чорного моря панує східний вітер «Абаза». А так званий «Свіжак» постійно розгулює над поверхнею моря далеко від пляжних берегів. Буває і всім відомий Коломия «Шторм».

Ви тільки подивіться, який багатий Його вітрової енергії пропадає даром! Практично вітер над морем і береговою лінією не вщухає ні на хвилину. Тому і прийшла в голову конструкторів ідея подумати над спорудженням вітрогенераторів морського базування. Завдання було зробити надійну опору. Зробили. А потім прийшла ідея не вкопувати в глибину дна капітальні опори, а ставити на воді гойдаються електростанції (див. Малюнок). І знову удача.

Але і на цьому не зупинилися датські винахідники. Вони прийшли до висновку, що найдешевшою в установці буде морська плавуча вітроелектростанція. Вітряки розташовані на таку висоту від палуби, щоб до них не діставала навіть штормова хвиля. І знову успіх виявився в наявності.

Так пішли в море офшорні електростанції добувати дешеву електроенергію. (Офшор - знаходиться далеко від берега, поза територією країни). І лідером в цьому морському нашестя виявилася Данія. Ми про це розповімо в наступних випусках.

Вітрогенератор в Луганську: