Allt om vindkraftverk

För att förbättra levnadsvillkoren använder mänskligheten vatten och olika mineraler. På senare tid har alternativa energikällor blivit populära, särskilt vindkraft. Tack vare det senare har människor lärt sig att få energiförsörjning för både hushålls- och industribehov.

På grund av att behovet av energiresurser ökar dagligen, och lagren av vanliga energibärare minskar, blir användningen av alternativa energikällor mer och mer relevant för varje dag. Nyligen har forskare och designingenjörer skapat nya modeller av vindturbiner. Användningen av den senaste tekniken förbättrar enheternas kvalitetsegenskaper och minskar antalet negativa aspekter i strukturerna.

En vindgenerator är en typ av teknisk anordning som omvandlar kinetisk vindenergi till elektrisk energi.

Vindkraftverk används på olika platser, oftast öppna områden, där vindpotentialen är störst. Stationer för alternativa energikällor installeras i bergen, i grunt vatten, på öar och på fält. Moderna installationer kan generera el även med låg vindstyrka. På grund av denna möjlighet används vindgeneratorer för att leverera elektrisk energi till föremål med olika kapacitet.

• Stationär en vindkraftspark kan ge el till ett privat hus eller en liten industrianläggning. Under frånvaro av vind kommer energireserven att ackumuleras och sedan användas från batteriet.

• Medelkraftiga vindkraftverk kan användas på gårdar eller i hus som ligger långt från värmesystem. I detta fall kan denna elkälla användas för uppvärmning av rum.

Vindgeneratorn drivs av vindkraft. Utformningen av denna enhet bör innehålla följande element:

• turbinblad eller propeller;
• turbin;
• elektrisk generator;
• den elektriska generatorns axel;
• en växelriktare, vars funktion är omvandlingen av växelström till likström;
• en mekanism som roterar bladen;
• en mekanism som roterar turbinen;
• batteri;
• mast;
• roterande rörelsekontroller;
• spjäll;
• vindsensor;
• vindmätare skaft;
• gondol och andra element.

Industriella enheter har ett elskåp, åskskydd, en svängmekanism, en pålitlig grund, en anordning för att släcka en brand och telekommunikation.

En vindgenerator anses vara en anordning som omvandlar vindenergi till elektricitet. Föregångarna till moderna enheter är kvarnar som producerar mjöl från spannmål. Dock har anslutningsschemat och principen för driften av generatorn praktiskt taget inte förändrats.

1. Tack vare vindens kraft börjar bladen rotera, vars vridmoment överförs till generatoraxeln.
2. Rotorns rotation skapar en trefas växelström.
3. Genom styrenheten skickas en växelström till batteriet. Batteriet är nödvändigt för att skapa en stabil drift av vindgeneratorn. Om det blåser laddar enheten batteriet.
4. För att skydda mot en orkan i vindkraftsgenereringssystemet finns det element för att avleda vindhjulet från vinden. Detta sker genom att vika svansen eller bromsa hjulet med en elektrisk broms.
5. För att ladda batteriet måste du installera en styrenhet. Funktionerna för det senare inkluderar spårning av laddningen av batteriet för att förhindra dess sammanbrott. Vid behov kan denna enhet dumpa överskottsenergi på ballasten.
6. Batterier har en konstant låg spänning, men den ska nå konsumenten med en effekt på 220 volt. Av denna anledning installeras växelriktare i vindkraftverk. De senare kan omvandla växelström till likström, vilket ökar dess effektindikator till 220 volt. Om växelriktaren inte är installerad kommer det att vara nödvändigt att endast använda de enheter som är klassade för lågspänning.
7. Den omvandlade strömmen skickas till konsumenten för att driva värmebatterier, rumsbelysning och hushållsapparater.

Klassificeringen av vindkraftsparker baseras på följande kriterier.

1. Antal blad. För närvarande på rea kan du hitta en enkelbladig, lågbladig, flerbladig väderkvarn. Ju färre blad en generator har, desto högre blir dess motorvarvtal.
2. Indikator för märkeffekt. Hushållsstationer genererar upp till 15 kW, semi-industriella - upp till 100 och industriella - mer än 100 kW.
3. Axelriktning. Vindkraftverk kan vara både vertikala och horisontella, varje typ har sina för- och nackdelar.

De som vill skaffa en alternativ energikälla kan köpa en vindgenerator med rotor, kinetik, virvel, segel, mobil.

Det finns också en klassificering av vindkraftsgeneratorer efter deras placering. Idag finns det 3 typer av enheter.

1. Markbundna. Sådana väderkvarnar anses vara de vanligaste; de ​​är monterade på kullar, höjder, förberedda platser. Installationen av sådana installationer utförs med dyrbar utrustning, eftersom de strukturella elementen måste fixeras på hög höjd.
2. Kuststationer byggs i den kustnära delen av hav och hav. Generatorns funktion påverkas av havsbrisen, på grund av vilken den roterande enheten producerar energi dygnet runt.
3. Offshore. Vindkraftverk av denna typ installeras till havs, vanligtvis på ett avstånd av cirka 10 meter från stranden. Sådana enheter genererar energi från den vanliga havsvinden. Därefter går energin till stranden genom en speciell kabel.

Vertikala vindkraftverk kännetecknas av en vertikal rotationsaxel i förhållande till marken. Denna enhet är i sin tur uppdelad i 3 typer.

• Med en Savounis-rotor. Strukturen inkluderar flera halvcylindriska element. Rotationen av enhetsaxeln sker konstant och beror inte på vindens styrka och riktning. Fördelarna med denna generator inkluderar en hög nivå av tillverkningsbarhet, högkvalitativt startmoment, såväl som förmågan att fungera även med en liten vindstyrka. Nackdelar med enheten: lågeffektiv drift av bladen, behovet av en stor mängd material i tillverkningsprocessen.

• Med Darrieus rotor. Flera blad är placerade på enhetens rotationsaxel, som tillsammans har formen av en remsa.Fördelarna med generatorn anses vara frånvaron av behovet av att fokusera på luftflödet, frånvaron av svårigheter i tillverkningsprocessen och enkelt och bekvämt underhåll. Nackdelarna med enheten är låg effektivitet, kort översynscykel och dålig självstart.

• Med spiralformad rotor. Vindgeneratorn av denna typ är en modifiering av den tidigare versionen. Dess fördelar ligger i en lång driftstid och låg belastning på mekanismer och stödenheter. Nackdelarna med enheten är den höga kostnaden för strukturen, den svåra och komplexa processen att tillverka bladen.

Axeln för den horisontella rotorn i denna enhet är parallell med jordens yta. De är enkelbladiga, dubbelbladiga, trebladiga och även flerbladiga, där antalet blad når 50 stycken. Fördelarna med denna typ av vindkraftverk är hög effektivitet. Nackdelarna med enheten är följande:

• behovet av orientering i enlighet med luftflödenas riktning;
• behovet av installation av höga strukturer - ju högre installationen är, desto kraftfullare blir den;
• behovet av en grund för den efterföljande installationen av masten (detta bidrar till en ökning av kostnaden för processen);
• hög ljudnivå;
• fara för förbiflygande fåglar.

Bladkraftgeneratorer har formen av en propeller. I detta fall mottar bladen energin från luftflödet och bearbetar det till roterande rörelse.

Horisontella vindkraftverk har pumphjul med blad, av vilka det kan finnas ett visst antal. Vanligtvis finns det 3 av dem. Beroende på antalet blad kan enhetens kraft antingen öka eller minska. En klar fördel med denna typ av vindkraftverk är den enhetliga fördelningen av laster på axiallagret. Nackdelen med enheten är att installationen av en sådan struktur kräver mycket extra material och arbetskostnader.

Vindturbingeneratorer anses för närvarande vara de mest effektiva. Anledningen till detta är den optimala kombinationen av bladområden med deras konfiguration. Fördelarna med en bladlös design inkluderar en hög effektivitetsnivå, lågt ljud, vilket orsakas av enhetens små dimensioner. Dessutom kollapsar inte dessa enheter i starka vindar och utgör ingen fara för andra och fåglar.

En väderkvarn av turbintyp används i städer och tätorter, den kan användas för att ge belysning till ett privat hus och en sommarstuga. Det finns praktiskt taget inga nackdelar med en sådan generator.

De främsta fördelaktiga egenskaperna hos vindturbiner är följande:

• miljösäkerhet - driften av installationerna skadar inte miljön och levande organismer;
• brist på komplexitet i designen;
• enkel användning och hantering;
• oberoende av elektriska nätverk.

Bland nackdelarna med dessa enheter särskiljer experter följande:

• hög kostnad;
• möjligheten att betala av först efter 5 år;
• låg effektivitet, låg effekt;
• behovet av dyr utrustning.

Anordningar för att generera energi från vind kan vara av olika storlek. Deras kraft beror på vindhjulets storlek, mastens höjd och vindhastigheten. Den största enheten har en pelare som är 135 m lång, medan dess rotordiameter är 127 m. Således når dess totala höjd 198 meter. Stora vindkraftverk med höga höjder och långa blad är lämpliga för att ge energi till små industriföretag, gårdar. Mer kompakta modeller kan installeras hemma eller på landet.

För närvarande producerar de en väderkvarn av marschtyp med blad i diameter från 0,75 till 60 meter. Enligt experter bör dimensionerna på generatorn inte vara storslagna, eftersom en liten bärbar installation är lämplig för att generera en liten mängd energi. Den minsta modellen av enheten är 0,4 meter hög och väger mindre än 2 kg.

Idag är produktionen av vindkraftverk etablerad i många länder i världen. På marknaden kan du hitta rysktillverkade modeller och enheter från Kina. Av de inhemska tillverkarna är de mest populära följande företagen:

• "Vind-Ljus";
• Rkraft;
• SKB Iskra;
• Sapsan-Energi;
• "Vindkraft".

Utländska tillverkare av kraftgeneratorer är också mycket populära:

• Goldwind - Kina;
• Vestas - Danmark;
• Gamesa - Spanien;
• Suzion - Indien;
• GE Energy - USA;
• Siemens, Enercon - Tyskland.

Det är dock värt att komma ihåg att användningen av sådana vindgeneratorer innebär användning av dyra reparationer, såväl som reservdelar, som är nästan omöjliga att hitta i inhemska butiker. Kostnaden för kraftgenereringsenheter beror vanligtvis på designegenskaper, kapacitet och tillverkare.

För att välja rätt vindgenerator för ett sommarboende eller hem måste du ta hänsyn till följande.

1. Beräkning av kraften hos installerade elektriska apparater som kommer att anslutas i rummet.
2. Kraften hos den framtida enheten, med hänsyn till säkerhetsfaktorn. Det senare tillåter inte överbelastning av generatorn i en toppsituation.
3. Klimatet i territoriet. Nederbörd har en negativ inverkan på enhetens prestanda.
4. Utrustningseffektivitet, som anses vara en av de viktigaste indikatorerna.
5. Bullerindikatorer som kännetecknar vindkraftverket under drift.

Utöver allt ovanstående bör konsumenten utvärdera alla parametrar för installationen, samt läsa recensionerna om den.

För att öka effektiviteten i driften av vindgeneratorn kommer det att vara nödvändigt att ändra dess driftsförmåga och egenskaper i positiv riktning. För det första är det värt att öka effektiviteten hos pumphjulets känslighet för relativt svag och instabil vind.

Detta är ett slags ensidigt membran för luftflöde, som fritt passerar vinden i en riktning. Membranet är en ogenomtränglig barriär för luftmassornas rörelse i motsatt riktning.

En annan metod för att öka effektiviteten hos en vindturbin är användningen av diffusorer eller skyddskåpor, som stänger av flödet från den motsatta ytan. Vart och ett av alternativen har både fördelar och nackdelar. Men de är i alla fall mer effektiva än den traditionella modellen.

En vindgenerator är dyr. Om du vill installera det på ditt territorium är det värt att överväga följande punkter:

• tillgång till lämplig terräng;
• förekomst av frekventa och starka vindar;
• brist på andra alternativa energikällor.

Annars kommer vindkraftsparken inte att ge det förväntade resultatet. Eftersom efterfrågan på alternativ energi ökar varje år, och köpet av en väderkvarn är ett påtagligt slag för familjens budget, kan du försöka göra en enhet med dina egna händer med efterföljande installation. Tillverkningen av ett vindturbin kan baseras på neodymmagneter, en växellåda, blad och deras frånvaro.

Vindkraftverket har många fördelar. Därför, med en stor önskan och närvaron av elementära designerförmågor, kan nästan alla hantverkare bygga en station för att generera el på sin webbplats. Den enklaste versionen av enheten anses vara en vindturbin med en vertikal axel. Det senare kräver inte stöd och hög mast, och installationsproceduren kännetecknas av enkelhet och snabbhet.

För att skapa en vindgenerator måste du förbereda alla nödvändiga element och fixa modulen på den valda platsen. Som en del av en hemmagjord vertikal energigenerator anses närvaron av sådana element vara obligatorisk:

• rotor;
• blad;
• axiell mast;
• stator;
• batteri;
• inverter;
• kontroller.

Bladen kan vara tillverkade av lätt fjädrande plast, eftersom andra material kan skadas och deformeras under påverkan av höga belastningar. Först och främst måste 4 lika delar skäras från PVC-rör. Efter det måste du skära ut ett par halvcirkelformade fragment från burken och fixa dem längs kanterna på rören. I det här fallet bör bladets radie vara 69 cm. I detta fall kommer bladets höjd att nå 70 cm.

För att montera rotorsystemet måste du ta 6 neodymmagneter, 2 ferritskivor med en diameter på 23 cm, lim för limning. Magneter bör placeras på den första skivan, med hänsyn till en vinkel på 60 grader och en diameter på 16,5 cm. Enligt samma schema monteras den andra skivan, och magneterna hälls med lim. För statorn måste du förbereda 9 spolar, på var och en av dem lindar du 60 varv kopparledningar med en diameter på 1 mm. Lödning måste utföras i följande ordning:

• början av den första spolen med slutet av den fjärde;
• början av den fjärde spolen med slutet av den sjunde.

Den andra fasen monteras på liknande sätt. Därefter görs en form av en plywoodskiva, vars botten är täckt med glasfiber. Faser från lödda spolar är monterade ovanpå. Strukturen fylls med lim och lämnas i flera dagar för att limma alla delar. Efter det kan du börja ansluta vindgeneratorns individuella delar till en enda helhet.

För att montera strukturen i den övre rotorn bör 4 hål för dubbarna göras. Den nedre rotorn är monterad med magneter uppåt på fästet. Efter det måste du placera statorn med de hål som krävs för montering av fästet. Stiften ska vila på aluminiumplattan, täck sedan med den andra rotorn med magneterna nedåt.

Med hjälp av en skiftnyckel är det nödvändigt att rotera stiften så att rotorn faller ner jämnt och utan ryck. När rätt plats är upptagen är det värt att skruva loss dubbarna och ta bort aluminiumplåtarna. I slutet av arbetet måste strukturen fixeras med muttrar och inte tätt åtdragen.

Ett starkt metallrör med en längd på 4 till 5 meter är lämpligt som mast. En förmonterad generator skruvas fast på den. Därefter fixeras ramen med bladen på generatorn och maststrukturen installeras på plattformen, som är förberedd i förväg. Systemets position fixeras med en stag.

Följande video ger en översikt över en hemmagjord väderkvarn.