Как устроен современный ветрогенератор. Какие компоненты входят в состав ветроэнергетической установки. Для чего применяются ветряки разной мощности. Как подобрать ветрогенератор для частного дома.
Принцип работы и основные компоненты ветрогенератора
Ветрогенератор представляет собой устройство для преобразования кинетической энергии ветра в электрическую энергию. Основными компонентами ветрогенератора являются:
- Ротор с лопастями — улавливает энергию ветра и преобразует ее во вращательное движение
- Генератор — преобразует механическую энергию вращения в электрическую
- Мачта — поднимает ротор на высоту с наилучшими ветровыми характеристиками
- Система управления — контролирует работу генератора и ориентацию ротора по ветру
Принцип работы ветрогенератора заключается в следующем: под действием ветра лопасти ротора начинают вращаться, приводя в движение вал генератора. В генераторе происходит преобразование механической энергии вращения в электрическую энергию.

Типы ветрогенераторов и их особенности
Существует два основных типа ветрогенераторов:
- С горизонтальной осью вращения — наиболее распространенный тип. Лопасти вращаются перпендикулярно направлению ветра.
- С вертикальной осью вращения — лопасти вращаются параллельно направлению ветра. Менее эффективны, но проще в обслуживании.
Горизонтально-осевые ветрогенераторы обладают более высоким КПД, но требуют системы ориентации по ветру. Вертикально-осевые проще по конструкции и могут работать при любом направлении ветра.
Мощность ветрогенераторов и сферы их применения
По мощности ветрогенераторы можно разделить на следующие категории:
- Микро-ветрогенераторы (до 1 кВт) — для зарядки аккумуляторов, питания маломощных устройств
- Малые ветрогенераторы (1-100 кВт) — для энергоснабжения частных домов, небольших предприятий
- Средние ветрогенераторы (100-1000 кВт) — для обеспечения энергией поселков, крупных предприятий
- Мегаваттные ветрогенераторы (более 1 МВт) — для промышленной генерации электроэнергии
Выбор мощности зависит от целей применения и потребностей в электроэнергии. Для частного дома обычно достаточно установки мощностью 1-5 кВт.

Дополнительные компоненты ветроэнергетической установки
Помимо самого ветрогенератора, для создания полноценной системы энергоснабжения требуются следующие элементы:
- Контроллер заряда — регулирует процесс заряда аккумуляторов
- Аккумуляторные батареи — накапливают энергию для использования при отсутствии ветра
- Инвертор — преобразует постоянный ток в переменный напряжением 220В
- Система автоматического ввода резерва (АВР) — переключает нагрузку между разными источниками питания
Правильный подбор этих компонентов не менее важен, чем выбор самого ветрогенератора. Они обеспечивают стабильную работу всей системы.
Факторы, влияющие на эффективность работы ветрогенератора
Эффективность работы ветроэнергетической установки зависит от следующих ключевых факторов:
- Скорость ветра — мощность ветрогенератора пропорциональна кубу скорости ветра
- Высота установки — на большей высоте ветер сильнее и стабильнее
- Рельеф местности — открытые пространства предпочтительнее
- Размер ротора — большие лопасти захватывают больше энергии ветра
- КПД генератора — более эффективные генераторы производят больше энергии
При проектировании ветроэнергетической системы необходимо учитывать все эти факторы для достижения максимальной эффективности.

Подбор ветрогенератора для частного дома
При выборе ветрогенератора для частного дома следует учитывать следующие аспекты:
- Среднегодовая скорость ветра в месте установки
- Энергопотребление дома
- Пиковые нагрузки
- Возможность установки высокой мачты
- Бюджет проекта
Для среднего загородного дома обычно достаточно ветрогенератора мощностью 1-3 кВт при средней скорости ветра 5-6 м/с. Важно правильно рассчитать емкость аккумуляторов для обеспечения автономии в безветренные периоды.
Преимущества и недостатки ветроэнергетики
Использование ветрогенераторов имеет ряд преимуществ и недостатков:
Преимущества:
- Экологически чистый источник энергии
- Низкие эксплуатационные расходы
- Возобновляемый ресурс
- Возможность автономного энергоснабжения
Недостатки:
- Зависимость от погодных условий
- Высокая стоимость оборудования
- Шумовое загрязнение
- Потенциальная опасность для птиц
Несмотря на недостатки, ветроэнергетика активно развивается и становится все более эффективной и доступной технологией.
Перспективы развития ветроэнергетики

- Увеличение размеров и мощности ветрогенераторов
- Разработку более эффективных и тихих конструкций
- Развитие офшорной ветроэнергетики
- Интеграцию ветрогенераторов с системами хранения энергии
- Совершенствование систем прогнозирования выработки энергии
Эксперты прогнозируют, что к 2050 году ветроэнергетика может обеспечивать до 35% мирового потребления электроэнергии. Это делает технологию ветрогенерации одним из ключевых элементов в борьбе с изменением климата и переходе к чистой энергетике.
Принцип работы ветрогенератора и его комплектующие
Содержание раздела:
- Компоненты ветроустановки
- Комплектация наших ветроустановок
- Подбор ветряка
- Примеры подбора компонентов установки
- Схемы работы ветрогенератора
1. Компоненты ветроустановки
К основным компонентам системы, без которых работа ветряка невозможна, относят следующие элементы:
- Генератор – необходим для заряда аккумуляторных батарей. От его мощности зависит как быстро будут заряжаться ваши аккумуляторы. Генератор необходим для выработки переменного тока. Сила тока и напряжение генератора зависит от скорости и стабильности ветра.
- Лопасти – приводят в движение вал генератора благодаря кинетической энергии ветра.
- Мачта – обычно, чем выше мачта, тем стабильнее и сильнее сила ветра. Отсюда следует – чем выше мачта, тем больше выработка генератора. Мачты бывают разных форм и высот.
Список дополнительных необходимых компонентов:
- Контроллер – управляет многими процессами ветроустановки, такими, как поворот лопастей, заряд аккумуляторов, защитные функции и др. Он преобразовывает переменный ток, который вырабатывается генератором в постоянный для заряда аккумуляторных батарей.
- Аккумуляторные батареи – накапливают электроэнергию для использования в безветренные часы. Также они выравнивают и стабилизируют выходящее напряжение из генератора. Благодаря им вы получаете стабильное напряжение без перебоев даже при порывистом ветре. Питание вашего объекта идёт от аккумуляторных батарей.
- Анемоскоп и датчик направления ветра – отвечают за сбор данных о скорости и направлении ветра в установках средней и большой мощности.
- АВР – автоматический переключатель источника питания. Производит автоматическое переключение между несколькими источниками электропитания за промежуток в 0,5 секунды при исчезновении основного источника. Позволяет объединить ветроустановку, общественную электросеть, дизель-генератор и другие источники питания в единую автоматизированную систему. Внимание: АВР не позволяет работать сети одного объекта одновременно от двух разных источников питания!
- Инвертор – преобразовывает ток из постоянного, который накапливается в аккумуляторных батареях, в переменный, который потребляет большинство электроприборов. Инверторы бывают четырёх типов:
- Модифицированная синусоида – преобразовывает ток в переменный с напряжением 220В с модифицированной синусоидой (ещё одно название: квадратная синусоида). Пригоден только для оборудования, которое не чувствительно к качеству напряжения: освещение, обогрев, заряд устройств и т.п.
- Чистая синусоида — преобразовывает ток в переменный с напряжением 220В с чистой синусоидой. Пригоден для любого типа электроприборов: электродвигатели, медицинское оборудование и др.
- Трехфазный – преобразовывает ток в трехфазный с напряжением 380В. Можно использовать для трехфазного оборудования.
- Сетевой – в отличие от предыдущих типов позволяет системе работать без аккумуляторных батарей, но его можно использовать только для вывода электроэнергии в общественную электросеть. Их стоимость, обычно, в несколько раз превышает стоимость несетевых инверторов. Иногда они стоят дороже, чем все остальные компоненты ветроустановки вместе взятые.
2. Комплектация наших ветроустановок
В комплект наших ветроэнергетических установок входит:
- Турбина
- Мачта (не входит в комплект EuroWind 300L)
- Лопасти
- Крепления
- Тросы мачты
- Поворотный механизм (только с ветрогенераторами EuroWind 3 и старше)
- Контроллер
- Анемоскоп и датчик ветра (только с ветрогенераторами EuroWind 3 и старше)
- Хвост (только с ветрогенераторами EuroWind 2 и младше)
Аккумуляторы, инвертор и дополнительно оборудование подбираются индивидуально и в базовую комплектацию не входят. Независимо от комплектации ветрогенератор всегда автоматически позиционируется по ветру.
Комплектующие ветрогенератора EuroWind 10
3. Подбор ветряка
Первый вопрос, на который вы должны дать ответ и который поможет вам ответить на остальные вопросы: Для чего вам нужен ветрогенератор и какие задачи он должен выполнять?
Ответив на главный вопрос, вы можете без проблем ответить на остальные вопросы и решить какой набор оборудования вам необходим и сколько это будет стоить.
Итак, три основные величины, которые определяют работу всего комплекса:
- Выходная мощность ветроустановки (кВт), определяется только мощностью преобразователя (инвертора) и не зависит от скорости ветра, емкости аккумуляторов. Ещё её называют «пиковой нагрузкой». Этот параметр определяет максимальное количество электроприборов, которые могут быть одновременно подключены к вашей системе. Вы не сможете одновременно потреблять больше электроэнергии, чем позволяет мощность вашего инвертора. Если вы потребляете электроэнергию редко, но в больших количествах, то обратите внимание на более мощные инверторы. Для увеличения выходной мощности возможно одновременное подключение нескольких инверторов.
- Время непрерывной работы при отсутствии ветра или при слабом ветре определяется емкостью аккумуляторных батарей (Ач или кВт) и зависит от мощности и длительности потребления. Если вы потребляете электроэнергию редко, но в больших количествах, обратите внимание на аккумуляторы с большой емкостью.
- Скорость заряда аккумуляторных батарей (кВт/час) зависит от мощности самого генератора. Также этот показатель прямо зависит от скорости ветра, а косвенно от высоты мачты и рельефа местности. Чем мощнее ваше генератор, тем быстрее будут заряжаться аккумуляторные батареи, а это значит, что вы сможете быстрее потреблять электроэнергию из батарей и в больших объемах. Более мощный генератор следует брать в том случае, если ветра в месте установки слабые или вы потребляете электроэнергию постоянно, но в небольших количествах. Для увеличения скорости заряда аккумуляторов возможна установка нескольких генераторов одновременно и подключение их к одной аккумуляторной батарее.
Исходя из перечисленных выше факторов, для подбора ветрогенератора и сопровождающего оборудования вам необходимо ответить на три вопроса:
- Количество электроэнергии, необходимое вашему объекту ежемесячно (измеряется в киловаттах). Эти данные необходимы для подбора генератора. Их можно взять из коммунальных счетов на оплату электроэнергии или рассчитать самостоятельно, если объект находится в стадии строительства.
- Желаемое время автономной работы вашей энергосистемы в безветренные периоды или периоды, когда ваше потребление энергии из аккумуляторов будет превышать скорость зарядки аккумуляторных батарей генератором. Данный параметр определяет количество и емкость аккумуляторных батарей.
- Максимальная нагрузка на вашу сеть в пиковые моменты (измеряется в киловаттах). Необходимо для подбора инвертора переменного тока.
4. Примеры подбора компонентов установки
Рассмотрим несколько общих примеров подбора оборудования ветроустановки. Более точный расчёт может быть произведён нашими специалистами и включает в себя гораздо больше необходимых деталей.
Пример расчёта ветряка №1
Описание:
Частный дом в Киевской области находится в стадии строительства. По предварительным расчётам жильцы дома будут потреблять не больше 300 400 кВт электроэнергии ежемесячно. Затраты электроэнергии не очень высокие, т.к. хозяева будут использовать для отопления и нагрева воды твердотопливный котёл, а ветрогенератор необходим только для полного обеспечения бытовых приборов электроэнергией.
Хозяева проводят основную часть дня на работе, а пик потребления электроэнергии припадает на утренние и вечерние часы. В этот момент могут быть включены электроприборы суммарной мощностью до 4 киловатт.
Дом находится на возвышенности и есть открытое пространство вокруг будущего места установки ветрогенератора.
Общественной электросети нет.
Задача:
Полностью обеспечить 300-400 кВт электроэнергии ежемесячно с пиковыми нагрузками до 4 кВт.
Решение:
Генератор:Чтобы понять как быстро должны заражаться аккумуляторы при расходе электроэнергии 400 кВт в месяц, мы должны разделить 400 кВт/мес на 30 дней (получим ежедневное потребление), а затем полученное число разделить на 24 часа (400/30/24 = 0,56 кВт/час – среднее ежечасное потребление). Скорость заряда аккумуляторных батарей генератором должна составить как минимум 560 Ватт в час.
В Киевской области низкая среднегодовая скорость ветра, но открытое пространство и возвышение объекта позволит ветрогенератору работать как минимум на 30-40% от номинальной мощности. Для более точных показателей можно произвести замер скорости ветра в месте установки.
Для того, чтобы обеспечить заряд аккумуляторных батарей генератором при этих условиях со скоростью 560 Ватт в час, нужно взять генератор, номинальная мощность которого будет как минимум в три раза больше необходимой, т.к. генератор будет работать всего на 30-35% от номинальной мощности (560Вт/ч*3=1680Вт/ч). Для этих нужд нам подходит генератор EuroWind 2 с номинальной мощностью 2000 Ватт.
Аккумуляторы:Проводя 8-9 часов на работе в будние дни, хозяева отсутствуют, и энергопотребление их дома сведено к минимуму. В ночное время потребление также сведено к минимуму. Основное потребление происходит утром и вечером. Между этими основными пиками существует интервал в 8-9 часов.
При среднем уровне заряда аккумуляторных батарей 560 Вт/ч за интервал 8-9 часов ветровой генератор сможет выработать около 5000 Ватт. В ветреные дни этот показатель может увеличиться как минимум в два раза, поэтому за тот же период времени может быть выработано 10000 Ватт электроэнергии.
Генератор EuroWind 2 имеет напряжение 120 Вольт, поэтому ему необходимо 10 аккумуляторов с напряжением 12 Вольт (12В*10=120В). Одна аккумуляторная батарея 12В 100Ач способна сохранить до 1,2 кВт электроэнергии. Десять таких батарей могут сохранить до 12 кВт (1200Вт*10=12000Вт). Для запаса 10000 Ватт электроэнергии нам отлично подойдут 10 аккумуляторных батарей 12В с емкостью 100Ач.
Инвертор:Для максимального потребления электроэнергии в пиковые моменты до 4 кВт, можно установить инвертор 5 кВА. Он сможет обеспечить постоянную нагрузку 4 кВт и пусковые токи до 6 кВт (150% нагрузка). Таблицу совместимости инверторов вы найдёте в разделе Инверторы.
Дополнительное оборудование:АВР в данном случае не нужен, т.к. нет основной сети, а коммутацию с дизельным генератором (или бензиновым) можно производить посредством перекидного рубильника.
А вот дизельный генератор на 5 кВт в нашем случае не помешает – его можно использовать как резервное питание при полном отсутствии ветра.
ИТОГО:
Для полного энергообеспечения объекта нам необходим генератор EuroWind 2, 10 аккумуляторных батарей 12В с емкостью 100Ач, инвертор 5 кВА, дизельная электростанция на 5 кВт.
Пример расчёта ветряка №2
Описание:
Небольшой отель на 8 номеров вместе с рестораном расположены на трассе в открытом поле. Среднегодовая скорость ветра в месте установки была замерена предварительно и составляет 6,8 м/с. Расходы электроэнергии на бытовые приборы и освещение составляют 60 кВт на один номер в месяц и около 2500 кВт в месяц на ресторан. Ресторан и отель обогреваются, кондиционируются и круглый год обеспечивают себя горячей водой с помощью трехфазного геотермального теплонасоса инверторного типа мощностью 14 кВт. Потребление электроэнергии данного теплонасоса составляет 3,5 кВт/час, а пусковые токи — всего 2,8 кВт.
В ресторане и отеле используются энергосберегающие лампы для освещения. Пиковая нагрузка при использовании электроприборов и освещения объекта составляет около 7,5 кВт (не считая 3,5 кВт теплонасоса).
Есть общественная электросеть, но она не может обеспечить потребности, т.к. выделена линия мощностью только 4 кВт. Большую мощность не может обеспечить местная подстанция.
Задача:
Полное обеспечение объекта независимой электроэнергией, отоплением и резервным питанием от основной сети.
Решение:
Генератор:Ежемесячный расход электроэнергии на содержание номеров составит 60 кВт * 8 номеров = 480 кВт в месяц. Общий расход электроэнергии на содержание отеля и ресторана без учёта отопления составит 2980 кВт в месяц (480 кВт + 2500 кВт = 2980 кВт). Отсюда следует, что среднее ежечасное потребление на все электроприборы и освещение без учёта обогрева составит 4,14 кВт/час (2980 кВт / 30 дней / 24 часа = 4,14 кВт/час). К этому числу необходимо прибавить 3,5 кВт/час, которые будет потреблять теплонасос. В итоге мы получаем, что генератор должен обеспечивать нас как минимум 7,64 киловаттами электроэнергии ежечасно (4,14 кВт/час + 3,5 кВт/час = 7,64 кВт/час).
Среднегодовая скорость ветра 6,8 м/с позволяет генератору работать как минимум на 40% от номинальной мощности. Отсюда следует, что номинальная мощность генератора должна составлять как минимум 19,1 кВт/час (7,64 кВт/час / 40% = 19,1 кВт/час)
Для этих целей отлично подошёл бы генератор EuroWind 20, но он рассчитан на более высокие средние скорости ветра, как и другие мощные генераторы (EuroWind 15, 20, 30, 50). Поэтому мы отдадим предпочтение двум генераторам EuroWind 10, которые будут работать в одной системе, вместо одного генератора EuroWind 20. Тем более, что свободное место для установки ветрогенератора в данном случае не критично – есть свободная площадь вокруг отеля и ресторана.
Аккумуляторы:В этом комплексе практически отсутствуют большие перерывы в использовании электроэнергии, а постоянные ветра поддерживают равномерный уровень заряда аккумуляторов.
В этом случае необходимы аккумуляторы, которые будут являться своеобразным «буфером» между генератором и инвертором. Их главная задача будет состоять в стабилизации и выпрямлении напряжения, а не накоплении электроэнергии.
Генератор EuroWind 10 имеет напряжение 240 Вольт, поэтому ему необходимо 20 аккумуляторов с напряжением 12 Вольт (12В*20=240В). Одна аккумуляторная батарея 12В 150Ач способна сохранить до 1,8 кВт электроэнергии. Двадцать таких батарей могут сохранить до 36 кВт (1800Вт*20=36000Вт). Запаса электроэнергии в 36 кВт должно хватить всему комплексу почти на 5 часов непрерывной работы при средней нагрузке при полном отсутствии ветра. Для этого нам подойдут 20 аккумуляторных батарей 12В с емкостью 150Ач.
Инвертор:Для максимального потребления электроэнергии в пиковые моменты до 7,5 кВт, можно установить инвертор 10 кВА. Он сможет обеспечить постоянную нагрузку 8 кВт и пусковые токи до 12 кВт (150% нагрузка).
А для обеспечения теплонасоса мощностью 3,5 кВт нам необходим трехфазный инвертор, т.к. этот теплонасос требует трехфазный ток с напряжением 380В. В этом случае возьмём ещё один инвертор – трехфазный 5 кВА, который обеспечит нас напряжением 380В и постоянной мощностью 4 кВт.
Дополнительное оборудование:Можно установить АВР, который будет автоматически переключать питание отеля и ресторана с ветрогенератора на общественную электросеть в случае полного безветрия и разряда аккумуляторных батарей. Среднее потребление отеля и ресторана (4,14 кВт) практически равно мощности общественной линии электропередач, которая была выделена объекту (4 кВт), поэтому резервное питание будет обеспечено.
Для резервного обеспечения теплового насоса можно установить трехфазную бензиновую или дизельную электростанцию мощностью 3,5 4 кВт, т.к. общественная электросеть не сможет обеспечить трехфазный ток для резервного питания теплонасоса.
ИТОГО:
Для полного энергообеспечения этого объекта нам необходимы два генератор EuroWind 10, 20 аккумуляторных батарей 12В с емкостью 150Ач, однофазный инвертор 10 кВА, трехфазный инвертор 5 кВА, АВР, бензиновая или дизельная электростанция на 3,5-4 кВт.
5. Схемы работы ветрогенератора
Приводим несколько популярных схем работы ветрогенераторных систем с потребителем. Это всего лишь некоторые примеры, поэтому возможны и другие схемы работы. В каждом случае составляется индивидуальный проект, который способен решить поставленную перед нами задачу.
Автономное обеспечение объекта (с аккумуляторами).
Объект питается только от ветроэнергетической установки.
Ветрогенератор (с аккумуляторами) и коммутация с сетью.
АВР позволяет переключить питание объекта при отсутствии ветра и полном разряде аккумуляторов на электросеть. Эта же схема может использоваться и наоборот – ветрогенератор, как резервный источник питания. В этом случае АВР переключает вас на аккумуляторные батареи ветрогенератора при потери питания от электросети.
Ветрогенератор (с аккумуляторами) и резервный дизель-(бензо-)генератор.
В случае отсутствия ветра и разряде аккумуляторных батарей происходит автоматический запуск резервного генератора.
Ветрогенератор (без аккумуляторов) и коммутация с сетью.
Общественная электросеть используется вместо аккумуляторных батарей – в неё уходит вся выработанная электроэнергия и из неё потребляется. Вы платите только за разницу между выработанной и потреблённой электроэнергией. Такая схема работы пока-что не разрешена в Украине и во многих других странах.
Гибридная автономная система – солнце-ветер
Возможно подключение солнечных фотомодулей к ветрогенераторной системе через гибридный контроллер или с помощью отдельного контроллера для солнечных систем.
Увеличение производительности системы.
Возможно установить два и более генератора, инвертора и комплекта аккумуляторов для увеличения мощности системы.
Также возможны другие схемы работы и коммутации ветрогенераторов.
Ветрогенераторы
Центр материаловедения разрабатывает, проектирует, изготавливает, поставляет и устанавливает ветрогенераторы и ветрогенераторные энергетические установки (ВЭУ) торговой марки ДОМ — комплексные автономные системы обеспечения энергоснабжением — ветрогенераторы разных мощностей по индивидуальным заказам.
Ветрогенераторы ДОМ WG предназначены для обеспечения бесперебойным источником электрической энергии небольших и больших объектов, таких как – особняки, коттеджи, загородные дома, отели, дачные участки, пасеки, туристические лагеря, фермерские хозяйства, производственные цеха или там, где отсутствует подача электроэнергии.
Ветроэнергетические установки (ВЭУ) торговой марки ДОМ -комплексные автономные системы обеспечения энергоснабжением — ветрогенераторы разных мощностей |
Ветроэнергетическая установка (ВЭУ) на яхте |
Ветроэнергетическая установка (ВЭУ) на яхте |
Автономные источники питания (ветрогенератор и солнечная батарея ) на яхте |
Комплексная автономная энергетическая система, включающая ветрогенератор и солнечную батарею |
Одного ветрогенератора вполне достаточно для автономного функционирования придорожного магазина, небольшого отеля, ресторана, кафе. Но ветрогенераторы или ветрогенераторная установка в комплексе с солнечным коллектором для геолиосистемы горячего водоснабжения полностью обеспечат вашу энергетическую независимость, бесшумные ветрогенераторы создатут современный комфорт и нормальные энергетические условия функционирования объекта.
Вы можете заказать у нас ветрогенераторы разной мощности, полную систему ВЭУ ветро энергетической установки и даже систему: ветрогенераторы с системой горячего водоснабжения на солнечных коллекторах.Ветрогенераторы ДОМ WG предназначены для обеспечения бесперебойным источником электрической энергии для коттеджей, загородных домов, отелей, дачных участков, пасек, туристических лагерей, фермерских хозяйств, мест, где отсутствует поставка электроэнергии. Надежные Ветрогенераторы — это простой способ получить электроэнергию в таком количестве и тогда, когда нужно Вам. Комплексное решение запросов заказчика по ветрогенератору или ветрогенераторной энергетической установки: поставка, проектирование, установка, сервисное обслуживание.
Ветрогенератор ( ветроэлектрическая установка или сокращенно ВЭУ ) — устройство для преобразования кинетической энергии ветра в электрическую. Ветрогенераторы ДОМ WG предназначены для обеспечения безперебойным источником электрической энергии для коттеджей, загородных домов, отелей, дачних участков, пасек, туристических лагерей, фермерских хозяйств, мест, где отсутствует подача электроенергии.
Ветрогенераторы можно разделить на две категории: промышленные и домашние (для частного использования). Промышленные устанавливаются государством или крупными энергетическими корпорациями. Как правило, их объединяют в сети, в результате получается ветряная электростанция. Её основное отличие от традиционных (тепловых, атомных) — полное отсутствие как сырья, так и отходов. Единственное важное требование для ВЭС — высокий среднегодовой уровень ветра. Мощность современных ветрогенераторов достигает 6 МВт.
Строение малой ветряной установки
- Ротор, лопасти, ветротурбина
- Генератор (как правило это синхронный трёхфазный с возбуждением от постоянных магнитов напряжением =24 В)
- Мачта с растяжками
- Контроллер заряда аккумуляторов
- Аккумуляторы (необслуживаемые на 24 В)
- Инвертор (= 24 В -> ~ 220 В 50Гц)
- Сеть
Строение промышленной ветряной установки
- Фундамент
- Силовой шкаф, включающий силовые контакторы и цепи управления
- Башня
- Лестница
- Поворотный механизм
- Гондола
- Электрический генератор
- Система слежения за направлением и скоростью ветра (анемометр)
- Тормозная система
- Трансмиссия
- Лопасти
- Система изменения угла атаки лопасти
- Колпак ротора
- Система пожаротушения
- Телекоммуникационная система для передачи данных о работе ветрогенератора
- Система молниезащиты
Типы ветрогенераторов
Существуют два основных типа ветротурбин: с вертикальной осью вращения и с горизонтальной. Вертикальноосевые ветрогенераторы работают при низких скоростях ветра, но имеют малую эффективность. Поэтому вертикальноосевые системы встречаются достаточно редко и применяются, как правило, в домашних системах.
В Украине индустрия ветрогенераторов для дома активно развивается. Уже сейчас за вполне умеренные деньги можно приобрести ветряную установку и на долгие годы обеспечить энергонезависимость своему загородному дому. Обычно для обеспечения электроэнергией небольшого дома вполне достаточно установки номинальной мощностью 1 кВт при скорости ветра 9 м/с. Если местность не ветреная, ветрогенератор можно дополнить фотоэлектрическими элементами или дизель-генератором. Источники будут замечательно друг друга дополнять.
На нижеследующих фотографиях представлены некоторые примеры элементов ветрогенераторов и моменты их сборки.
Ветрогенератор WG-1000
Детальная характеристика ветрогенератора WG-1000 номинальной мощности 1000 Вт |
|||||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||
График зависимости мощности |
График зависимости среднемесячной мощности |
Ветрогенераторы WG-1000 1000 ВТ предназначены для обеспечения источником электрической энергии небольших объектов, таких как — дачные участки, пасеки, туристические лагеря, фермерские хозяйства, или там, где отсутствует сетевая подача электрической энергии. Максимальная мощность, которая может быть достигнута ветрогенератором, составляет 180 — 450 Квт на месяц для среднегодовых скоростей ветра 3-6 м/с, и 450 — 550 Квт на месяц для среднегодовых скоростей ветра 6 — 9 м/с.
Оптимальная конфигурация ВЭУ (ветро энергетической установки) состоит из:
— Ветрогенератора номинальной/максимальной мощности — 1000 Вт / 1420 Вт
— Инвертора мощности 2000 кВт
— Аккумуляторных батарей (в количестве 4 шт.) 12 В емкостью 200 А*час, которые способны аккумулировать 9,6 кВт*час электроэнергии
— Мачты-фермы ветрогенератора высотой 18 м.
Минимальная рабочая конфигурация ВЭУ (ветро энергетической установки) состоит из:
— Ветрогенератора номинальной/максимальной мощности — 1000 Вт / 1420 Вт
— Инвертора мощностью 1000 кВт
— Аккумуляторных батарей (в количестве 4 шт.) 12 В емкостью 40 А*час, которые способны аккумулировать 1,92 кВт*час электроэнергии
— Мачты на растяжках для ветрогенератора высотой 6 м.
По договоренности из заказчиком возможно индивидуальное изготовление мачты ветрогенератора желаемой конструкции и высоты.
Ветрогенераторы WG-2000Детальные характеристикиветрогенератора WG-2000 номинальной мощности 2000 Вт |
|||||||||||||||||||||||
Ветрогенератор от ДОМ тм |
|
||||||||||||||||||||||
График зависимости мощности ветрогенератора (вт) от скорости ветра (м/с) |
График зависимости среднемесячной мощности ветрогенератора (вт) от среднегодовой скорости ветра (м/с) |
Ветрогенераторы WG-2000 2000 ВТ предназначены для обеспечения источником электрической энергии небольших объектов, таких как — дачные участки, пасеки, туристические лагеря, фермерские хозяйства, или там, где отсутствует сетевая подача электрической энергии. Максимальная мощность ветрогенератора, которая может быть достигнута, составляет 370 — 910 Квт в месяц для среднегодовых скоростей ветра 3- 6 м/с, и 910 — 1070 Квт в месяц для среднегодовых скоростей ветра 6 — 9 м/с.
Оптимальная конфигурация ВЭУ (ветро энергетической установки) состоит из:
— Ветрогенератора номинальной/максимальной мощности — 2000 Вт / 3000 Вт
— Инвертора мощностью 4000 кВт
— Аккумуляторных батарей в количестве 10 шт. 12 В емкостью 200 А*час, которые способные аккумулировать 24 кВт*час электроэнергии
— Мачты-фермы ветрогенератора высотой 18 м.
Минимальная рабочая конфигурация ВЭУ (ветро энергетической установки) состоит из:
— Ветрогенератора номинальной/максимальной мощности — 2000 Вт / 3000 Вт
— Инвертора мощностью 2000 кВт
— Аккумуляторных батарей в количестве 10 шт. 12 В емкостью 40 А*час, которые способны аккумулировать 4,8 кВт*час электроэнергии
— Мачты ветрогенератора на растяжках высотой 9 м.
По договоренности из заказчиком возможно индивидуальное изготовление мачты ветрогенератора желаемой конструкции и высоты.
Ветрогенератор WG-5000Детальные характеристики ветрогенератора WG-5000 номинальной мощности 5000 Вт |
|||||||||||||||||||||||
Ветрогенератор |
|
||||||||||||||||||||||
График зависимости мощности ветрогенератора (вт) от скорости ветра (м/с) |
График зависимости среднемесячной мощности ветрогенератора (вт) от среднегодовой скорости ветра (м/с) |
Ветрогенераторы WG-5000 5000 Вт презначен для обеспечения источником электрической энергии коттеджей, дачних участков, больших фермерских хозяйств, средних производств, или там где отсутствует сетевая подача электрической энергии. Максимальная мощность, которая может быть достигнута составляет 810 — 1870 Квт в месяц для среднегодовых скоростей ветра 3- 6 м/с, и 1890 — 2310 Квт в месяц для среднегодовых скоростей ветра 6 — 9 м/с.
Оптимальная конфигурация ВЭУ (ветро энергетической установки) состоит из:
— Ветрогенератора номинальной/максимальной мощности — 5000 Вт / 7000 Вт
— Инвертора мощностью 5000 кВт
— Аккумуляторных батарей в количестве 20 шт. 12 В емкостью 200 А*час, которые способны аккумулировать 48 кВт*час электроэнергии
— Мачты-фермы ветрогенераторов высотой 18 м.
Оптимальная конфигурация ВЭУ (ветро энергетической установки) состоит из:
— Ветрогенератора номинальной/максимальной мощности — 5000 Вт / 7000 Вт
— Инвертора мощностью 5000 кВт
— Аккумуляторных батарей в количестве 20 шт. 12 В емкостью 100 А*час, которые способны аккумулировать 24 кВт*час электроэнергии
— Мачты ветрогенератора на ростяжках высотой 12 м.
По договоренности из заказчиком возможно индивидуальное изготовление мачты ветрогенератора желаемой конструкции и высоты.
FAQ по ветрякам
В каких случаях уместно использовать ветровую установку?
Ветряную электростанцию следует использовать в местах, где имеются перебои в обеспечении электроэнергией или отсутствует централизованное электроснабжение при условии достаточного ветрового потенциала (среднегодовая скорость ветра не менее 3,5 м/с) и отсутствия высоких зданий или деревьев.
Как определить среднегодовую скорость ветра в том месте, где будет установлен ветряк?
Чтобы получить подобную информацию, требуется проведение исследования. Репрезентативные результаты можно получить только через 1 год. Имейте ввиду то, что большинство ветровых электростанций достигают своей номинальной мощности пот скорости ветра около 7-10 м/с.
Необходимо ли разрешение для установки ветряка для частных лиц?
Никаких разрешений или лицензий получать не нужно. Вы ведь не получаете разрешение на установку дизельного генератора. Тут точно та же ситуация.
Как должна быть расположена ось ветроколеса: горизонтально или вертикально? Какое оптимальное количество лопастей должен иметь ветрогенератор?
Существует множество вариантов конструкции ветровых установок, но в настоящее время 95% всех выпускаемых в мире ветрогенераторов – трехлопастные с горизонтальной осью.
Каковы основные критерии для объективного сравнения ветрогенераторов, выпускаемых различными производителями?
К таким критериям относятся: — безопасность эксплуатации ветрогенератора — коэффициент использования ветра — годовое количество энергии, вырабатываемое в год при заданной среднегодовой скорости ветра, и, соответственно, соотношение стоимости ветрогенератора к годовой выработки электроэнергии — какова необходимая периодичность сервисного обслуживания — надежность работы, характеризуемая, в частности, сроком гарантийного обслуживания — срок эксплуатации ветрогенератора — время выполнения заказа — продолжительность серийного выпуска
Чем Ваш ветрогенератор лучше других? Почему мы должны отдать предпочтение именно ему перед другими?
1. Наши ветрогенераторы успешно эксплуатируются уже свыше 11 лет, показывая надежную работу. 2. Коэффициент использования ветра составляет 51% (Для сравнения: у лучших зарубежных образцов этот коэффициент составляет 49 – 52%, отечественных – 38%)
Можно ли приобрести ветроустановку отдельно без мачты? Мачту изготовить на месте.
Да, такой вариант возможен. Но в этом случае мачта должна соответствовать требованиям нашей конструкторской документации. И в этом случае контроль за изготовлением лежит на покупателе и мы не предоставляем гарантии на ВЭУ.
Что означает следующая формулировка: «Мощность генератора составляет 800 Вт, а мощность ветроустановки – 3 кВт»?
Установленная мощность генератора ветроустановки “ВЭУ-08» — 800 Вт. Благодаря энергоблоку содержащему в себе интеллектуальное зарядное устройство (которое в свою очередь заряжает блок аккумуляторных батарей от ветрогенератор и солнечных фотоэлектрических панелей) и инвертор, максимальная выходная мощность одной системы составляет 5кВт. Системы могут быть объединены, что позволит увеличить выработку электроэнергии.
Чем нужно руководствоваться при выборе мощности ветрогенератора для загородного дома?
Для загородного дома будет достаточно ветрогенератора мощностью 1,5-6 кВт. Многое зависит от того, при какой скорости ветра ветроустановка выдает заявленную мощность, а также от скорости ветра в данном регионе. Если один ветрогенератор выдает мощность 2кВт при скорости ветра, например, 8м/с, а другой 5кВт при 12м/с, то в регионах со среднегодовой скоростью ветра до 7м/с первая установка будет вырабатывать больше электроэнергии за год. Это происходит из-за больших потерь мощности на втором ветрогенераторе при малых скоростях ветра.
Как происходит регулирование мощности ветрогенератора и что происходит с ВЭУ при высоких скоростях ветра?
Регулирование мощности ветрогенератора при скоростях ветра выше расчетной, происходит наиболее прогрессивным способом, за счет изменения угла установки лопастей с помощью компактного регулятора оборотов аэродинамического типа. Остановка ветроколеса осуществляется с помощью системы автоматического перевода лопастей во флюгерное положение. Эти системы являются ноу-хау и были запатентованы.
Почему скорость вращения ветроколеса Вашего ветрогенератора 320 об/мин? У других производителей этот показатель выше.
При данной скорости вращения ветроколеса энергия малых ветров используется наиболее полно. На малых оборотах аэродинамический шум от лопастей значительно ниже. Существуют ВЭУ с частотой вращения ветроколеса 400…500 об/мин и диаметром ветроколеса 4-5 м, в этой ситуации стартовая скорость работы ВЭУ значительно выше. Уровень шума также существенно возрастает.
Что означает тихоходное ветроколесо Вашего ветрогенератора?
Одной из характеристик ветрогенераторов является быстроходность ветроколеса. Она определяется соотношением скорости движения конца лопасти к расчетной скорости ветра. Для современных ветроколес эта цифра лежит в пределах от 4 до 12. При прочих равных условиях, чем больше скорость вращения ветроколеса, тем выше эта цифра. Преимущество наших ветрогенераторов, более тихоходных ветроколес, состоит в том, что они начинают работать при малых ветрах, создают меньше шума, а также износ деталей таких ВЭУ минимален.
Что происходит с ветрогенератором при штормовом ветре?
При скорости ветра более 25 м/с ветроколесо останавливается с помощью системы автоматического перевода лопастей во флюгерное положение, таким образом нагрузка на ветроколесо снижается. Это наиболее безопасный вариант защиты ВЭУ. Другие варианты уменьшения скорости вращения, связанные с созданием противодействующего момента за счет торможения генератором являются потенциально опасными как для ВЭУ, так и для жизни.
Как осуществляется грозовая защита?
Установка имеет соответствующее стандартам и нормативам заземление.
Какими аккумуляторными батареями Вы рекомендуете комплектовать Вашу ветроустановку?
Мы рекомендуем герметичные необслуживаемые аккумуляторные батареи с емкостью не менее 200А*час. Тип и емкость аккумуляторных батарей определяются ветровым потенциалом местности и пожеланиями заказчика.
Существуют ли какие-либо требования к месту установки аккумуляторных батарей?
Для установки аккумуляторных батарей необходимо отапливаемое вентилируемое помещение с температурой выше 0оС площадью 1 м2. Такой шкаф (по желанию заказчика) может поставляться совместно с ветрогенератором. В нем так же может быть размещен дизельный, бензиновый или газовый генератор.
Можно ли комбинировать ветрогенераторы с другими источниками энергоснабжения?
Ветрогенераторы могут быть сопряжены с солнечными батареями, а также с дизельный, бензиновый или газовый генераторами.
Зачем нужен инвертор?
Инвертор служит для преобразования постоянного тока с аккумуляторов в переменный 220(380)В 50 Гц, пригодный для подключения электроприборов.
Почему Ваши установки не имеют мультипликатора?
Мультипликатор увеличивает скорость вращения ветроколеса до скорости вращения быстроходного электрогенератора – от 1500 об/мин. Нашему электрогенератору на постоянных магнитах достаточно той скорости, с которой вращается ветроколесо – 300 об/мин.
Какой уровень шума, производимого Вашими установками?
Ветряные установки создают определенный шум, как и все источники энергии. Шумовые характеристики ветряной установки 10 кВт — примерно 40 дБА непосредственно под установкой во время работы на средних оборотах, что отвечает требованиям европейских нормативных документов. Для сравнения, шум городских дорог 70-80 дБА, а звук от работающего дизель-генератора — 90-110 дБА.
Безопасно ли жить рядом с работающим ветрогенератором?
Да, малые ветряные установки (до 100 кВт) совершенно безопасны для окружающих. Только кротов отпугивают.
Нуждается ли установка в сервисном обслуживании?
ВЭУ-08 является необслуживаемым ветрогенератором и в сервисном обслуживании не нуждается.
Какой уход требуется ветряной установке для нормальной работы?
Наши ветряные установки довольно надежны. Потребуется минимальный уход: проверка надежности закрепления лопастей, смазка движущихся частей. Проверка, не повреждены ли соединительные кабели.
Можно ли застраховать ветряную установку?
Все ветряные установки от 2 до 20 кВт продаются со страховым полисом на 1 год. Страхование оборудования осуществляет компания Стройполис.Можно ли приобрести ветрогенератор в кредит?
Такая возможность имеется, обращайтесь за консультациями к менеджеру по работе с клиентами.
Какие сроки поставки ветряной установки?
Стандартные сроки поставки ветряных установок: 60 рабочих дней после внесения предоплаты. Если продукция имеется на складе, сроки поставки сокращаются до 5 дней.
Как производится монтаж ветроустановки, какое оборудование необходимо, нужен ли подъемный кран?
Для монтажа ветрогенератора применяется специальное устройство подъема оборудования (принцип «лебедки»). Данное приспособление упрощает монтаж ветроустановки, т.к не требуется подъемный кран. Установка монтируется двумя специалистами в течении 2-3 часов. Возможны два варианта монтажа: 1. Монтаж производителем 2. Шеф-монтаж.
Какая стоимость монтажа ветряной установки (ветряной электростанции)?
Стоимость монтажа ветряного генератора зависит от многих факторов и составляет 10-20% от суммарной стоимости.
Можно ли смонтировать ветряную установку самостоятельно?
Малые ветряные установки (до 2 кВт) вполне можно смонтировать и подключить самостоятельно. Для больших ветряных электростанций, от 5 до 20 кВт, потребуется участие бригады монтажников. Чаще всего монтаж ветряной электростанции проводит организация осуществляющая продажу ветряных электростанций.
Каков порядок проектирования места для установки ветрогенератора?
Для определения подходящего участка для установки ветрогенератора возможен выезд наших специалистов на место. Данные по ветру обычно определяются по справочникам, а также анализом измерений ближайших метеостанций.
Существует ли демонстрационная площадка для практического ознакомления с работающими ветрогенераторами?
Работающие ветрогенераторы можно увидеть и получить исчерпывающую консультацию по техническим вопросам на сайте www.AVANTE.com.ua
Какая площадь необходима для установки ВЭУ?
Монтаж опоры осуществляется на фундамент, состоящий из трех бетонных блоков по 1.2 м3 каждый (высота 1,2 м, диаметр 0.9 м). В дно ям забиваются уголки — заземлители, соединяющиеся с закладными с помощью шины.
Каким образом Ваша ветроустановка ориентируется на ветер?
Горизонтальные ветряки ориентируются за счет флюгера. Ветер сам доворачивает ветрогенератор в нужную сторону. Вертикальные ветрогенераторы не нуждаются в ориентации по веру и работают при любом и даже резко изменчивом ветре. Данная разработка защищена патентным свидетельством.
Каков расчетный срок службы ветряных генераторов?
Срок службы ветряного генератора в зависимости от условий эксплуатации составляет от 15 до 25 лет.
Сказывается ли работа ветрогенераторов на работе ТВ и радиоприемников?
Нет
Чем отличается ветроагрегатор с вертикальной осью вращения (вертикальный ветрогенератор) от горизонтальной? Коковы преимущества и недостатки ветрогенераторов вертикальных?
Основные плюсы вертикальных ветрогенераторов по сравнению с горизонтальными это их бесшумность. Так же надо учитывать повышенную долговечность механизмов из за отсутствия нагрузки на вал. Следует так же учесть более слабый ветер необходимый для старта турбины (1.2м/с по сравнению с 2.5м/с у горизонтальных) Недостаток ветрикальных ветряков один — это цена. Цена вертикальных ветряных генераторов выше примерно в полтора-два раза. Вертикальные ветряные генераторы могут использоваться в городских условиях и крепиться непосредственно на здания и жилые помещения.
Как работает гелиосистема в ночное время?
Поскольку ночью отсутствует солнечное излучение, необходимое для работы солнечного коллектора, гелиосистема не способна повышать температуру в баке накопителе за счет работы коллектора. В ночное время для дополнительного нагрева может быть задействован электрический ТЭН или иной источник тепловой энергии (газовый, электрический или твердотопливный котел).
Что такое площадь апертуры и абсорбции?
Площадь апертуры это площадь с максимальной проекцией, на которую падает солнечное излучение. Площадь абсорбции рассчитывается как произведение ширины и длинны абсорбера. Для вакуумных трубчатых коллекторов с круглым абсорбером, учитывается проекция цилиндра вакуумной трубки на поверхность.Какой расход воды на ГВС у частных лиц?
Руководствоваться нормами потребления, описанными в СНиП и ДСТУ (100 литров на человека), не всегда целесообразно, поскольку они, как правило, существенно отличаются от фактических данных. Реальное потребление составляет 50-80 л/сутки на человека, если это частные дома, или 30-50 л/сутки — если многоквартирные. Для предварительных расчетов берется величина 50 литров на человека в сутки.
Как лучше ориентировать и размещать гелиосистему относительно сторон света?
Оптимальная ориентация солнечного коллектора – строго на юг. При ориентации гелиосистемы на восточное или западное направление, производительность снижается на 20-25%.
Под каким углом устанавливаются солнечные коллекторы к горизонту?
Как правило, оптимальный угол установки солнечного коллектора для круглогодичной системы равен широте местности, где находиться объект. Для Киева это 50°. Если гелиосистема проектируется с приоритетом на летнее использование то угол установки должен быть на 10-15° меньше широты местности установки (г.Киев — 35-40°). При зимнем приоритете, соответственно, на 10-15° больше широты местности (г. Киев — 60-65°).
Возможна ли установка гелиосистемы в уже существующих зданиях с действующими системами отопления и нагрева воды, или гелиосистему можно закладывать только на этапе проектирования и устанавливать во время строительства объекта?
Гелиосистема устанавливается не только на этапе строительства объекта, но и в эксплуатируемых зданиях. Она с легкостью интегрируется в любые системы отопления и нагрева воды, работает со всеми типами водогрейных котлов, при этом, либо не требует изменений действующих тепловых схем вовсе, либо эти изменения минимальны. Нужно помнить, закладка гелиосистемы на этапе проектирования и строительства позволяет снизить стоимость монтажных работ и более эффективно реализовать тепловую схему с самого начала.
Что такое режим стагнации, почему он происходит, как влияет на систему?
Стагнация (фр. stagnation, от лат. stagno — делаю неподвижным, останавливаю; лат. stagnum — стоячая вода). Режим, при котором прекращается проток теплоносителя по контуру гелиосистемы. Отсутствие расхода в гелиоконтуре может возникнуть по нескольким причинам:- отсутствует электроснабжение на циркуляционном насосе (до 30 минут), при высокой солнечной активности.
- выход из строя циркуляционного насоса.
- засорение контура сторонними элементами.
- воздушная пробка в контуре.
- разгерметизация контура, низкое давление.
- не правильно настроенный или вышедший из строя контроллер.
- действия третьих сил (например, случайное перекрытие запорной арматуры на контуре).
I фаза – Температурное расширение теплоносителя Данная фаза продолжается то начала первичного парообразование, рост давления в системе происходит за счет температурного расширения теплоносителя (для пропиленгликоля 8,48%). Давление при этом повышается на 1 Атм.
II фаза — Парообразование теплоносителя Температура теплоносителя достигает температуры кипения (зависит от давления в системе). Образуется пар, давление возрастает еще на 1 Атм.
III фаза — Кипение теплоносителя в коллекторе Обильное парообразование, до полного вытеснение жидкого теплоносителя из теплообменника коллектора. Сопровождается ростом давления и температуры.
IV фаза — Режим устойчивого перегрева Собственно режим стагнации – режим теплового равновесия. Тепловые потери на коллекторе равны производительности коллектора.
V фаза — Режим конденсации Температура паровой смеси опускается (на коллектор поступает меньше солнечной энергии – затенение, изменение условий окружающей среды) и достигает температуры конденсации (температуры фазового перехода), теплоноситель переходи опять в жидкое состояние.
Как влияет снег на производительность гелиосистемы?
Вакуумные коллекторы имеют преимущество — очень низкие теплопотери, что дает возможность улавливать и собирать тепло даже при экстремально низких температурах (до -30С°). Но в случае со снегом это играет свою отрицательную роль — ввиду низких теплопотерь снег на трубках оттаивает очень плохо. Однако, вакуумный солнечный коллектор прозрачен для снега, так как между трубками есть расстояние в несколько сантиметров. Вакуумные солнечные коллекторы могут быть засыпаны снегом только в периоды сильного снегопада с налипанием мокрого снега, что случается достаточно редко. Проблема решается грамотным монтажом, чисткой или установкой дополнительных систем оттаивания снега. Плоские коллекторы за счет собственных конвективных потерь самоочищаются от снега — снег тает на поверхности коллектора.
Гелиосистемы предназначены для небольших или крупных потребителей тепловой энергии? Можно ли использовать гелиосистемы для больших объемов воды, которые используются в многоквартирных жилых домах, школах, гостиницах, бассейнах?
Конечно! Гелиосистема – универсальна, она идеально подходит, как для частного коттеджного строительства, так и для объектов с большими тепловыми нагрузками. Мощность гелиосистемы, легко регулируется, она прямо пропорциональна количеству солнечных коллекторов в системе – чем их больше, тем больше произведенной тепловой энергии на выходе, это позволяет подобрать систему под любой объект с любым потреблением. Срок окупаемости объектов с большим потреблением значительно меньше, поскольку в таких системах дополнительного оборудования меньше, а генерирующего (солнечные коллекторы) больше.
До какой температуры нагревает воду гелиосистема?
Производительность гелиосистемы зависит от многих условий: окружающей среды (поступление солнечной энергии, влажность, сила ветра, температура) и применяемого оборудования (технические параметры солнечных коллекторов, изоляции трубопровода, размещение в пространстве и т.д.), поэтому для каждого конкретного случая она будет отличаться. Если говорить о среднестатистических данных для территории Украины, то в тепловое время года — с мая по сентябрь гелиосистема может быть основным источником нагрева воды и подогревать воду до температуры 55°C — 60°C (при необходимости может довести воду до кипения). В зимний период гелиосистема служит источником предварительного нагрева с температурой нагрева до 30°C.
Какие коллекторы более эффективны, вакуумные или плоские?
К счастью (или к сожалению) однозначного ответа на этот вопрос нет. Производительность каждого коллектора зависит, не только от его технических параметров (оптического КПД, и 2-х температурных коэффициентов), но и от притока солнечной радиации, температуры окружающей среды и теплоносителя внутри коллектора. Именно поэтому, сравнивать коллекторы между собой корректно только при конкретных условиях окружающей среды. Вакуумный коллектор более производителен при использовании в зимнее время года и в целом в круглогодичном цикле, в то же время в летний период (при небольших перепадах температур) плоский коллектор может показывать более высокую эффективность. Наряду с более низкой стоимостью плоский коллектор является идеальным решением при замещении сезонных нагрузок в летний период года (в летних лагерях, базах отдыха, санаториях и т.д.), а вакуумный коллектор, если нужен больший уровень комфорта при круглогодичном цикле.
Может ли гелиосистема обеспечить 100% потребности в горячем водоснабжении и отоплении для жилья?
К сожалению нет. Гелиосистема может заместить 100% потребности в горячей воде с мая по сентябрь, в зимнее время эта величина будет составлять 30-40%. В течении года замещение гелиосистемой потребности в ГВС может достигать 70-75%. Это связано с тем, что в первую очередь производительность гелиосистемы зависит от притока солнечного излучения, которое меняется, как в течении дня, так и течении года. При этом разница между зимней и летней солнечной активностью составляет 5 раз. Следует помнить, что увеличение количества коллекторов в гелиосистеме в зимнее время не приведет к росту температуры, поскольку в этот период года преобладает рассеянное излучение. В тоже время летом (когда преобладает прямое излучение) не пропорциональная система, в которой потребление существенно меньше производительности коллекторов, накладывает дополнительные требования к системе утилизации тепла во избежание закипания теплоносителя внутри коллекторов.
Эффективна ли гелиосистема в зимнее время?
Конечно! Гелиосистемы работают даже при очень низких температурах — до -30°C если используется теплоноситель на основе пропиленгликоля, и до -50°C если на основе глицерина. Естественно, производительность гелиосистемы в зимнее время снижается (в той или иной мере в зависимости от конструкции и применяемого оборудования), но они не теряют своей работоспособности и продолжают нагревать воду.
Работает ли гелиосистема при рассеянном солнечном излучении, при облачной погоде?
Селективное (поглощающее) покрытие солнечного коллектора улавливает широкий спектр солнечного излучения, от ультрафиолетового до инфракрасного, эта особенность позволяет работать коллектору даже при рассеянном излучении и вырабатывать тепловую энергию даже при пасмурной погоде.
Каков срок службы и гарантии на гелиосистемы?
Срок службы гелиосистем составляет от 25 до 50 лет. При этом гарантия на солнечные коллекторы составляет до 15 лет. Такие длительные сроки эксплуатации и гарантии на гелиосистемы обусловлены применением только качественных комплектующих от ведущих мировых производителей. Более полную информацию по условиям и срокам гарантийных обязательств на все комплектующие вы можете получить в соответствующем пункте гарантийного талона.
Из чего состоит гелиосистема, какие основные узлы?
- Коллекторное поле, из вакуумных или плоских коллекторов
- Рама для солнечных коллекторов
- Воздухоотводчик
- Насосная группа
- Бак накопитель (косвенного нагрева)
- Расширительный бак
- Термосмесительный клапан
- Теплоноситель
- Контроллер
- Соединитель коллекторов
Что такое солнечная радиация и солнечная инсоляция?
Это тождественные понятия. Солнечная радиация — это энергия излучения, испускаемого солнцем в результате реакции ядерного синтеза. Следует отметить, что данный термин является калькой с английского (Solar radiation) и является синонимом «солнечной инсоляции». Солнечная инсоляция — облучение поверхностей солнечным светом (солнечной радиацией) или поток прямой солнечной радиации на горизонтальную поверхность. Инсоляцией называют облучение поверхности, пространства параллельным пучком лучей, поступающих с направления, в котором виден в данный момент времени центр солнечного диска. Измеряется в Вт×час/м².
Что такое солнечная постоянная?
Солнечная константа (или солнечная постоянная) — это количество солнечного электромагнитного излучения (солнечной радиации) на единицу площади, измеренной на внешней поверхности земной атмосферы, перпендикулярной к лучам, на расстоянии одной астрономической единицы от Солнца. Солнечная постоянная включает в себя все виды солнечного излучения, а не только видимый свет. По данным внеатмосферных измерений, солнечная постоянная составляет 1367 Вт×час/м². Солнечная постоянная не является неизменной во времени величиной. Известно, что на её значение влияют два основных фактора: расстояние между Землей и Солнцем, изменяющееся в течение года по причине эллиптичности орбиты Земли (годичная вариация 6,9% — от 1,412 кВт/м² в начале января до 1,321 кВт/м² в начале июля).
Что такое солнечный коллектор?
Солнечный коллектор является основной частью гелиосистемы, и предназначен для преобразования поглощенного солнечного излучения в тепловую энергию.
Что такое боросиликатное стекло и почему оно применяется в солнечных коллекторах?
У боросиликатного стекла коэффициент теплового расширения очень мал. Это позволяет стеклу не трескаться при резких изменениях температуры. Этим обусловлено его применение в гелиотехнике, где необходима термическая стойкость, поскольку суточные перепады температур на коллекторе могут достигать 250 °C.
Зачем нужно бариевое напыление на трубках вакуумных коллекторов?
Бариевое напыление, находящееся в нижней части вакуумной трубки служит для индикации наличия вакуума между колбами. Барий (Ba, атомный номер 56) это редкоземельный элемент в чистом виде, практически, не встречается, поскольку мгновенно окисляется под воздействием кислорода. При наличии вакуума между колбами бариевое напыление имеет зеркальный стальной оттенок, при разгерметизации трубки и попадании воздуха, бариевое напыление выпадает в осадок и становится мутновато-молочного оттенка.
Нуждается ли гелиосистема в периодическом техобслуживании?
Компания ATMOSFERA рекомендует проводить ежегодный сервисный осмотр и диагностику гелиосистем (впрочем, как и любых других инженерных систем, установленных на вашем объекте). Диагностика включает в себя проверку работоспособности всех элементов системы, проверку герметичности контуров, отработку алгоритмов управления, при необходимости замену расходных частей. Особое внимание необходимо уделить элементам с ограниченным сроком эксплуатации. Например, магниевые аноды в баках накопителях, как правило, меняют раз в год (частота зависит от характеристик воды). Также следует обратить внимание на теплоноситель гелиоконтура — в зависимости от режимов эксплуатации его замена требуется каждые 5-7 лет.
Какой срок окупаемости гелиосистем?
На текущий момент, срок окупаемости гелиосистем составляет от 3 лет. Эта величина зависит не только от производительности системы, ее стоимости, и режима ее использования, но и от потребителя, который ее использует. Поскольку стоимость энергоресурсов для юридических и физических лиц отличаться в 3-5 раз, естественно, при прочих равных условиях (размера системы и места установки) срок окупаемости гелиосистемы, установленной для юридического лица, будет в 3-5 раз меньше, нежели для физического. Чем больше гелиосистема, тем меньше в процентном соотношении нужно дополнительного оборудования (трубы, изоляция, баки накопители), соответственно, срок окупаемости уменьшается.
Существует ли упрощенный алгоритм примерного расчета затрат на установку солнечной водонагревательной системы?
В разделе «Коммерческие предложения» вы можете ознакомиться с предварительными предложениями для различных типов систем с различным потреблением тепла. Из представленного списка систем вы сможете выбрать самый подходящий именно для вас вариант. Для более точного расчета системы, с учетом особенностей вашего объекта, вы можете заполнить опросный лист, и в течении суток наши менеджеры подготовят для вас персонализированное предложение.Можете ли вы дать координаты ваших клиентов, у которых уже установлено ваше оборудование? Мы хотели бы получить отзывы от пользователей ваших солнечных водонагревателей.
Политика нашей компании не предусматривает передачу третьим лицам информации о наших клиентах, эта информация строго конфиденциальна. Это правило продиктовано многолетним опытом и действует во избежание причинения беспокойства и лишних хлопот нашим клиентам. В тоже время, понимая интерес, мы стараемся организовать в каждом регионе несколько объектов с возможностью их посещения или получения объема данных о работе системы. Всю необходимую информацию и условия уточняйте у региональных дилеров и представительств компании ATMOSFERA.
Насколько прочны вакуумные и плоские коллекторы?
В конструкции вакуумных и плоских солнечных коллекторов применяются ударопрочные и боросиликатные стекла. Коллекторы предназначены для эксплуатации в условиях внешней окружающей среды и выдерживают высокие механические воздействия вплоть до попадания града диаметром 40 мм.Как влияет загрязнение и обледенение на производительность гелиосистемы?
Действительно, мощность гелиосистемы может снижаться на 5-7% в зависимости от степени загрязненности поверхности солнечного коллектора грязью, пылью или смогом. При полном обледенении производительность падает на 25%. Однако, эти потери производительности носят кратковременный характер, поскольку солнечный коллектор самоочищается в условиях окружающей среды (дождь, снег, ветер) и не требует дополнительных действий по своей очистке. В тоже время, никаких ограничений по дополнительной очистке солнечных коллекторов нет, и она безусловно положительно скажется на производительности солнечной системы.
Какие есть способы утилизации избыточного тепла?
Лучшим способом утилизации тепла служит правильно спроектированная система с отсутствием этого самого избытка тепла. Также, существуют аппаратные решения (функция «выходной день») и алгоритмы работы контроллера, которые позволяют сбрасывать тепло в ночное время непосредственно через гелиоконтур. Помимо этого можно использовать дополнительные конструктивные элементы системы:
Что такое фотомодуль?
Фотомодуль – специальное полупроводниковое устройство, выполняющее преобразование энергии солнечного излучения в электрическую энергию.
Что лучше поликристалл или монокристалл?
Теоретический КПД монокристаллического фотоэлемента выше чем у поликристаллического, но общий КПД фотомодуля отличается от КПД фотоэлемента и на него влияет качество сборки. Поэтому у одного производителя эффективно поликристаллических фотомодулей не сильно отличается от эффективности монокристаллических.
Тонконпленочные фотоэлементы лучше работают в пасмурную погоду, правда ли это?
Больших различий в выработке тонкопленочных и кристаллических элементов при пасмурной погоде нет, но рабочие напряжения тонкопленочных фотомодулей выше и даже при пасмурной погоде напряжение на тонкопленочных фотомодулях будет выше минимального рабочего напряжения системы. Это значит, что в то время когда система с кристаллическими фотомодулями отключится из-за недостатка напряжения – система на тонкопленочных фотомодулях продолжит работать.
Могу ли я полностью обеспечить свой дом электроэнергией от солнечных панелей?
Увы, приток солнечной энергии на фотомодули не постоянен во времени и для обеспечения гарантированного электроснабжения всех потребителей необходимо установить фотомодули с запасом для обеспечение требуемой зимней выработки и добавить к системе аккумуляторы. Стоимость такой станции для среднего домохозяйства составит десятки тысяч долларов и при условии отключения от электросети станция имеет шансы не окупится. Компания Атмосфера предлагает полностью автономные станции для электропитания объектов к которым нет возможности провести электричество, резервные станции для аварийного электропитания и сетевые станции для экономии электроэнергии и продажи ее в сеть по зеленому тарифу.
Из чего состоят солнечные электростанции?
Основными компонентами солнечных электростанций являются фотомодули, вырабатывающие постоянный ток и инверторы, преобразующие постоянный ток в переменный. Для автономных и резервных станций необходимы аккумуляторные батареи для накопления электрической энергии и контроллеры заряда управляющие процессом заряда АКБ.
Мощность фотомодуля это сколько он выработает в час?
Теоретически, мощность фотомодуля это произведение напряжения в точке максимальной мощности на ток в точке максимальной мощности. На практике это мгновенное значение, которое можно получить из фотомодуля при идеальных условиях.
Сколько выработает фотомодуль?
Приблизительная годовая выработка 1Вт кристаллического фотомодуля составит 1кВт*ч, 1Вт тонкопленочного фотомодуля – 1,3кВт*ч. Более точные данные и детализацию за определенный период времени можно получить используя специализированное ПО.
Работает ли это?
Да! Тепловой насос просто транспортирует тепло из одного места в другое. Ваш холодильник работает по такому же принципу. Если Вы поставите бутылку с водой в холодильник, через некоторое время, она охладится. Притронувшись к задней стенке холодильника, и Вы почувствуете тепло, которое холодильник забрал у бутылки. Используя этот же принцип, тепловой насос перемещает тепло из земли в Ваш дом, а Солнце снова восстанавливает это тепло.
Как тепло перемещает из моего участка в дом?
Земля имеет свойство впитывать солнечное тепло. Это тепло извлекается из коллектора, уложенного на Вашем участке. Вода с незамерзающей жидкостью циркулирует в коллекторе, абсорбируя тепло из окружающего его грунта. Коллектор в доме подсоединен к тепловому насосу, который передает тепло в систему отопления и нагревает бытовую воду.
Если температура в коллекторе понизится ниже нуля, тепловой насос не будет работать и извлекать тепло?
Нет, при нуле замерзает вода. Тепловая энергия есть во всем, температура чего выше -273 °C. Геотермальный тепловой насос будет работать вплоть до -10 °C в коллекторе. В Украине укладка горизонтального коллектора на глубину около метра есть оптимальной.
Какой тип установки мне выбрать?
Доступная площадь возле здания определяет метод поглощения тепла. Коллектор может быть уложен в грунт или погружен в скважину. Также он может быть уложен на дно водоёма. Если места для горизонтальной укладки недостаточно и бурить очень дорого, можно установить воздушный тепловой насос. Его эффективность ниже, но установить его можно где угодно.
Насколько эффективен тепловой насос?
Тепловой насос функционирует от электросети, используя затраченную энергию гораздо эффективнее любых котлов, сжигающих топливо. Значение КПД у него в несколько раз больше единицы. Например, расходуя 1 кВт электроэнергии, Вы получите 3-4 кВт тепла. Таким образом, получаете 2-3 кВт тепла бесплатно из окружающей среды.
Где в доме нужно размещать тепловой насос?
Можно размещать в подсобном помещении, кладовке, подвале, или даже в гараже.
Насколько он шумен?
Тепловой насос шумит как обычный бытовой холодильник.
Какой тип отопления выбрать?
Можно использовать как радиаторную систему, так и напольное отопление. Наиболее эффективным сочетанием является тепловой насос с напольным отоплением. В таком случае КПД будет максимально возможным. В коммерческих зданиях тепловой насос лучше подключить к системе воздушного распределения.
Будет ли он отапливать в самое холодное время года?
Да. Тысячи этих систем были установлены в разных точках Европы, в том числе и в Скандинавии, где зимы очень суровые. Мы спланируем наиболее подходящую систему для Вас.
Можно ли получить необходимое количество горячей воды?
Мы сделаем правильный подбор исходя из пикового количества потребляемой горячей воды в самый холодный день в году. Тепловые насосы производят не такую горячую воду как газовые котлы. Вместо производства горячей воды, которой можно обжечься, Вам нужно будет добавлять меньше холодной воды, чем Вы привыкли. Цель в том, чтобы не вырабатывать слишком горячую воду и таким образом экономить Ваши деньги. Ведь выработка неадекватно горячей воды приводит к уменьшению эффекта теплового насоса.
Можно использовать тепловой насос в качестве кондиционера летом?
Да. Можно приобрести тепловой насос с блоком охлаждения, что абсолютно уберет потребность в кондиционировании и горячей воде в летний период. Технически это реализуется с помощью фанкойлов или приточной вентиляции.
Могу ли я отапливать бассейн?
Да. Мы можем разработать установку с подогревом бассейна.
Сэкономит ли это мне деньги?
Да, сравнивая с любой топливной системой, тепловой насос в несколько раз экономичнее в эксплуатации.
В чем экологическая безопасность теплового насоса?
Насос не производит вредных выбросов, воздейстие коллектора минимально, хладагент R407C, циркулирующий в агрегате, нетоксичен и безвреден для озонового слоя.
Откуда тепловой насос извлекает тепло ?
Солнце – мощнейший источник энергии, оно нагревает воздух, воду, земную поверхность и глубины. Тепловой насос извлекает эту накопленную солнечную энергию.
Как производится управление работой теплового насоса?
Системный мониторинг реализуется микропроцессорными средствами автоматики, автоматизированная система управления обеспечивает безопасный и эффективный режим работы теплового насоса и дополнительного оборудования. Подробное описание функций можно найти в инструкциях пользователей.
Что можно сказать о надежности системы?
Срок эксплуатации земляного коллектора зависит от уровня кислотности почвы и может достигать 50-100 лет, при повышенном же «pH» — приблизительно 30 лет. Непосредственно в самой установке единственной движущей частью является компрессор, срок службы которого составляет 15 лет, и который можно легко и дешево заменить по истечении срока его эксплуатации.
Насколько сложно обслуживание установки?
В процессе эксплуатации система не нуждается в специальном обслуживании, возможные манипуляции не требуют специальных навыков и описаны в инструкциях к конкретным моделям.
Как дизайн установки вписывается в интерьер дома?
Тепловой насос компактен — серийные установки имеют размер 600x600x1650 и 600x600x850 мм. По желанию заказчика корпус может быть выполнен в дереве.
Совместим ли тепловой насос с уже имеющейся в наличии у заказчика отопительной системой?
Тепловой насос совместим с практически любой циркуляционной теплопроводной отопительной системой, независимо от вида котла.
Ветрогенераторы, ветряные электростанции — альтернативные источники энергии
Ветер, и ветровая энергия, давно используются человечеством в своих целях. Жители древнего Вавилона и Китая использовали силу ветра для полива орошаемых культур в сельском хозяйстве. А первые парусные лодки появились еще раньше. В средние века в Европе использовались ветряные мельницы, чтобы размолоть зерно в муку. Поэтому можно смело заявить об эффективности ветровой энергии в истории человечества.
Физически процесс происходит следующим образом. Солнце нагревает атмосферу неравномерно, поэтому некоторые участки теплее, а некоторые – холоднее. Воздух движется из теплых участков — в холодные, создавая ветер.
Эту силу ветра и используют в ветрогенераторах (ветряные электростанции). Ветер обдувает винт ветрогенератора, тем самым приводя его в движение. Для вращения винта, нужен ветер, со скоростью около 25 км/ч.
Конструкция ветрогенератора
Сам ветрогенератор состоит из следующих основных частей:
- Ротор (лопасти ветряной электростанции) — преобразует энергию ветра в энергию вращения. Большинство современных роторов ветровых турбин состоит из трех лопастей.
- Современные лопасти ветряных электростанций в диапазоне 30 метров в длину, как правило, изготовлены из армированного стекловолокном полиэстера или древесно-эпоксидной смолы. Скорость вращения лопастей от 12 до 24 оборотов в минуту на низкой скорости.
- Редуктор повышает скорость вращения вала с низкой скорости (приблизительно от 12 до 24 оборотов в минуту) до высокой скорости вращения (примерно 1000 — 3000 оборотов в минуту), и приводит в движение генератор. Некоторые современные ветряки имеют генератор, подключенный напрямую к лопастям.
- Генератор использует магнитные поля, чтобы преобразовать результирующую вращательную энергию в электрическую энергию.
- Анемометр и флюгер расположены на задней стороне корпуса ветровой турбины и измеряют скорость ветра. Собранная информация используется системой управления для того, чтобы вырабатывать максимальное количество энергии. Данные скорости ветра также используются для контроля работы и позволяют операционной системе начинать и останавливать турбину. Современная ветряная электростанция начинает вырабатывать энергию при скорости ветра от 4 м / с и выключается при скорости около 25 м / с. Механизм рыскания поворачивает ротор в преобладающее направление ветра.
- Башня ветрогенератора изготавливается из стальных труб, хотя решетчатые башни до сих пор используются в некоторых странах. Башни для современных ветровых электростанций бывают высотой от 60 метров до 100 метров.
- Трансформатор преобразует напряжение, которое требуется для электрической сети. Трансформатор может быть встроен в башню или расположен у основания башни.
Лучшие места для установки ветряных электростанций — это прибрежные районы, которые открыты сильным и постоянным потокам ветра. Некоторые ветрогенераторы устанавливают прямо в море. Лопасти специально поднимают на максимальную высоту, туда, где ветер имеет наибольшую силу.
Плюсы использования ветровых электростанций (ветрогенераторов):
- Ветряная энергия довольно дешева, генераторы не нуждаются ни в каком топливе
- Не производит выбросов, или отходов производства энергии
- Отлично подходит для обеспечения энергией отдаленных районов
Недостатки ветрогенераторов
- Ветер не всегда предсказуем – иногда бывают периоды без ветра по несколько дней
- Земля под ветрогенераторы рядом с побережьем обычно стоит недешево
Одна из самых распространенных проблем в поиске подходящих мест для строительства ветровых турбин является движение военных и гражданских самолетов. Вот почему авиация является одним из первых вопросов, которые исследуются при строительстве ветрогенератора в определенном месте. Здесь есть проблемы и использования радаров и физической посадки – взлета самолета.
Но проблем с авиацией можно избежать несколькими способами:
- Снижение общей высоты турбины ветрогенератора
- Уменьшение количества или ориентации турбин
Проектирование и создание проекта ветряной электростанции проводится в несколько этапов. Проводится полное технико-экономическое. Это технико-экономическое обоснование включает в себя подробные освещение пунктов о местных радарах, авиации, археологии, животного мира, доступе телекоммуникаций, гидрологии местности и расположении.
Строительство ветряной электростанции
Строительство ветряной электростанции может занять от 4 месяцев постройки одной башни ветрогенератора, до 2 лет — большой электростанции, состоящей из 20 и более турбин.
Срок службы ветрогенератора по проекту считается равным 20 – 25 лет. После этого генераторы или заменяются на новые или демонтируются. Причем в развитых странах демонтаж происходит самым тщательным образом – демонтируются все следы человеческого вмешательства в природу, убираются все остатки кабелей, деталей, строительного мусора, восстанавливается природный слой почвы.
Строительные работы, необходимые для строительства ветряной электростанции меняются от места к месту, но обычно включают следующие этапы:
- Временная строительная площадка — размером примерно 50 х 50 м
- Основание ветряной башни ( из железобетона ) Бетонированная площадка ( в том числе для стоянки автотранспорта), прилегающая к турбине — обеспечивает стабильную основу, на которой держится сама башня генератора.
- Здание контроля и управления — площадь примерно 6м х 6м, здание строится для размещения электрических распределительных устройств, приборов учета и т.д.
Альтернативные и возобновляемые источники энергии пользуются огромной популярностью во всем мире. Стоит отметить, что крупнейшая интернет компания Google, также использует для своего оборудования энергию ветровых электростанций. В Австралии, США, Канаде, Европе сила ветра используется на благо цивилизации. Развитые и развивающиеся страны наращивают потенциал ветровой энергии, возможно что в Европе и Северной Америке уже через несколько лет основным источником энергии станет сила ветра (сейчас этот показатель составляет от 20 до 40 %)
Ян Волховский, promplace.ru
Энергия ветра, ветрогенератор |НПК ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Ветрогенератор — это самая настоящая электростанция, основное преимущество которой в экологичности — полностью отсутствует сырье и отходы. Компания ENERCOM предлагает легкие типы ветрогенераторов, сконструированные для низкой скорости ветра, удобные для выработки электроэнергии небольшой мощности. Применение: сельское хозяйство и прочие удаленные места с недостатком постоянного энергоснабжения. Тихоходный электрогенератор на постоянных неодимовых магнитах позволяет обходиться без повышающего редуктора, что минимизирует потери, многократно увеличивая надежность. Уровень небольшого шума при сильном ветре не превышает естественный фон, создаваемый самим ветром. Легкий шелест действует успокаивающе, как бывает приятен шум дождя. Помимо низкой расчетной скорости ветра ветрогенератор компании ENERCOM характеризуется большой мощностью при его высоких скоростях. Низкая расчётная скорость ветра (8– 10 м/с) означает, что при малых скоростях ветра (5 – 6 м/с), которые обычно и преобладают, такой ветряк расчетной мощностью 1 кВт, выдаст энергии больше, чем иной ветрогенератор мощностью 2 – 3 кВт, но с расчетной скоростью ветра 12 м/с.
Особенности ветрогенераторов компании ENERCOM:
Ветрогенераторы комплектуются лопастями большого диаметра, что позволяет более эффективно использовать ветряк на низких скоростях ветра: лопасти имеют профиль, близкий к профилю самолётного крыла. Энергоэффективность (коэффициент использования ветра) «самолётного» профиля лопасти примерно в 2 — 4 раза выше, чем если бы это был плоский (наклоненный под углом к ветропотоку) профиль. Вырабатываемая мощность на средних ветрах выше за счет ометаемой лопастями площади, большей, чем стандартная. Лопасти отбалансированы на своих посадочных местах, что практически исключает вибрацию мачты. Почти в два раза более тяжелый вес говорит о запасе в применяемом магнитопроводе и медных обмотках. Конструкция надежна, так как нет складывающегося с ударом хвоста, то есть, к примеру, во время шторма руль на хвосте плавно поворачивается. При полном заряде АКБ большой и очень надежный контроллер ветрогенератора не только переключает ветряк на ТЭН, но и останавливает его до того момента, когда подключаются потребители электроэнергии.
Модели ветряков имеют токопередающие подшипники, поэтому силовой кабель, идущий от ветряка внутри мачты, никогда не закручивается. Серийный выпуск позволяет добиться высокой надежности конструкции и низкой себестоимости продукции.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЕТРОГЕНЕРАТОРА 2KW-24V WIND TURBINE
Диаметр ветроколеса | 3.8 |
Материал ветроколеса | армированное стекловолокно |
Номинальная мощность / максимальная мощность (w) | 2000/2800 |
Номинальная скорость ветра (м/с) | 8 |
Стартовая скорость ветра (м/с) | 2.5 |
Рабочая скорость ветра (м/с) | 3~25 |
Критическая скорость ветра (м/с) | 45 |
Номинальная скорость вращения (об/мин) | 380 |
Рабочее напряжение (В) | 24, постоянное |
Тип генератора | трехфазный, на постоянных магнитах |
Метод заряда | постоянным напряжением |
Метод регулировки скорости | автоматический тормоз |
Вес (кг) | 88 |
Высота мачты (м) | 9 |
Рекомендуемые аккумуляторы | 12В/200АЧ 4 или 8 батарей |
Рекомендуемый преобразователь МАП-LCD | МАП-LCD 24В не менее 3 кВт или 8,8 кВт соответственно |
Срок эксплуатации (лет) | 15 |
Ветроэнергетический комплекс компании ENERCOM состоит из ветрогенератора улучшенной конструкции (генератор, лопасти, контроллер заряда аккумуляторов), мощного инвертора (до 12 кВт) МАП «Энергия», мачты для ветроэлектростанций и долговечных гелиевых аккумуляторов (срок службы 12 лет).
Принцип работы ветроэнергетического комплекса компании ENERCOM:
- Ветер вращает ветроколесо, генератор вырабатывает электроэнергию.
- Энергия через контроллер ветрогенератора заряжает аккумуляторную батарею.
- Ток из аккумуляторной батареи через многофункциональный автономный преобразователь (МАП), преобразующий постоянный ток в переменный, поступает на потребители (электроприборы)
Преимущества использования ветроэнергетического комплекса компании ENERCOM:
- Автономность
- Экологическая чистота
- Большой срок службы
- Простота эксплуатации
- Высокий КПД
- Длительный срок службы
СХЕМЫ РАБОТЫ ВЕТРОГЕНЕРАТОРА
Приводим несколько популярных схем работы ветроэнергетических систем. Возможны и другие варианты схем работы. В каждом случае мы составляем индивидуальный проект, который решит конкретную задачу энергообеспечения с учетом всех ваших пожеланий и возможностей.
Автономное обеспечение объекта (с аккумуляторами). Объект питается только от ветроэнергетической установки.
Ветрогенератор (с аккумуляторами) и резервный дизель- (бензо-) генератор. В случае отсутствия ветра и разряде аккумуляторных батарей происходит автоматический запуск резервного генератора.Ветрогенератор (без аккумуляторов) и коммутация с сетью. Общественная электросеть используется вместо аккумуляторных батарей – в неё уходит вся выработанная электроэнергия и из неё потребляется. Вы платите только за разницу между выработанной и потреблённой электроэнергией. Такая схема работы пока-что не разрешена в Украине и во многих других странах.Гибридная автономная система – солнце-ветер Возможно подключение солнечных фотомодулей к ветрогенераторной системе через гибридный контроллер или с помощью отдельного контроллера для солнечных систем.
Возможно установить два и более генератора, инвертора и комплекта аккумуляторов для увеличения мощности системы.В зависимости от пожеланий и особенностей местности установки возможна комплектация не только с ветрогенератором малой мощности.
Ветрогенератор (с аккумуляторами) и коммутация с сетью. АВР позволяет переключить питание объекта при отсутствии ветра и полном разряде аккумуляторов на электросеть. Эта же схема может использоваться и наоборот – ветрогенератор, как резервный источник питания. В этом случае АВР переключает вас на аккумуляторные батареи ветрогенератора при потере питания от электросети.
АККУМУЛЯТОРНЫЕ БАТАРЕИ
Аккумуляторные батареи накапливают электроэнергию для использования в безветренные часы, они выравнивают и стабилизируют выходящее напряжение из генератора. Благодаря им вы получаете стабильное напряжение без перебоев даже при порывистом ветре. Для ветроэнергетического комплекса компания ENERCOM применяет наиболее подходящие для работы в комплексе с восполняемыми источниками энергии долговечные необслуживаемые герметизированные гелиевые аккумуляторы SSK Group.
Необслуживаемые герметизированные аккумуляторы 12V серии GV.
Необслуживаемые герметизированные аккумуляторы с рекомбинацией газа с намазными положительными пластинами предназначены для системы резервного энергопитания объекта. Аккумуляторы отличаются длительным сроком службы (до 12 лет) и могут применяться в циклическом и буферном режиме работы. Применение аккумуляторов этой марки широко распространено во всем мире, они надежны и высокоэффективны, экологически и взрывобезопасны, допускается вертикальная и горизонтальная установка.
Технические характеристики:
- Необслуживаемый, стационарный свинцово-кислотный аккумулятор.
- Номинальное напряжение 12V.
- Положительные и отрицательные пластины изготовлены из свинцово-кальциевого сплава. Аккумуляторы выполнены по технологии AGM, электролит абсорбирован в сепараторе из стекловолокна.
- Крышка и корпус из негорючего ABS пластика.
- Борны с элементами латуни обеспечивают высокую электропроводность.
- Срок службы до 12 лет
Необслуживаемые герметизированные аккумуляторы 12V серии GS.
Необслуживаемые герметизированные аккумуляторы с рекомбинацией с намазными положительными пластинами предназначены для системы резервного энергопитания объекта. Аккумуляторы отличаются длительным сроком службы (до 15 лет) и могут применяться в циклическом и буферном режиме работы.
Основные преимущества:
- высокая надежность и эффективность работы;
- необслуживаемые;
- длительный срок службы;
- экологически защищенные и взрывобезопасны;
- допускается вертикальная и горизонтальная установка;
- фронтальное расположение борнов
Технические характеристики:
Необслуживаемый, стационарный свинцово-кислотный аккумулятор
- Номинальное напряжение 12V .
- Положительные и отрицательные пластины изготовлены из свинцово-кальциевого сплава. Аккумуляторы выполнены по технологии AGM, электролит абсорбирован на сепараторе из стекловолокна.
- Крышка и корпус изготовлены из негорючего ABS пластика.
- Борны с элементами латуни обеспечивают высокую электропроводность.
- Срок службы до 15 лет.
Необслуживаемые герметизированные аккумуляторы 12V серии GP технологии GEL
Не обслуживаемые с рекомбинацией газа свинцово-кислотные гелиевые аккумуляторы серии GEL с положительными пластинами в панцирном исполнении предназначены для системы резервного энергопитания объекта. Аккумуляторы отличаются длительным сроком службы (до 15 лет) и могут применяться в циклическом и буферном режиме работы.
Особенности:
- свинцово-кислотный аккумулятор с электролитом в форме геля;
- высокая надёжность и эффективность работы;
- не обслуживаемые;
- экологически и взрывобезопасны;
- не требуют дополнительной вентиляции;
- допускается вертикальная и горизонтальная установка.
Технические характеристики:
- Не обслуживаемый, стационарный свинцово-кислотный аккумулятор Номинальное напряжение 12V
- Положительный электрод выполнен по панцирной технологии из свинцово-кальциевого сплава.
- Отрицательный электрод выполнен из плоской пластины намазного типа из свинцово-кальциевого сплава.
- Корпус и крышка произведены из негорючего ударопрочного ABS пластика.
- Борны из свинца с латунными вставками для улучшения проводимости и механической прочности соединения между элементами.
- Сепаратор состоит из микропористого, рифленого материалов.
- Электролит представляет собой водный раствор серной кислоты в гелеобразном состоянии.
- Предохранительный клапан оборудован пламегасителем.
ВЕТРЯНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ ДЛЯ ДОМА
Самым дешевым и актуальным источником альтернативной энергии можно считать ветряные электростанции. Ветер не находится в зависимости от расположения залежей природных ресурсов и является полностью бесплатным.
В связи с серьезностью экологической ситуации в Мире, крупнейшие страны мира заключили Киотское соглашение, которое призвано стимулировать выработку электроэнергии с помощью альтернативных источников. Также, оно обязует правительство выкупать выработанную таким способом электроэнергию у производителей по наивысшим тарифам. К альтернативным источникам энергии можно отнести солнечную энергию, переработку бытовых отходов, внедрение гидротермальных вод и ряд других. Но наиболее простым является получение энергии ветра. Это обосновано малым объемом вложения исходного капитала для пуска ветряной электростанции и очень малой зависимостью от сырья, так как ветрогенератор может работать в любом месте, где есть ветер, а количество вырабатываемой электронной энергии без усилий можно высчитать при помощи научных способов.
На сегодня ветряные электростанции для дома уже получили довольно обширное применение в рядовой жизни. Их можно повстречать на пригородных участках и других объектах, которые удалены от главных электронных сетей. Ведь для подключения электричества приходится прокладывать дополнительные полосы электропередач либо использовать автономные электростанции, что недешево и не всегда целенаправлено.
ВЕТРЯНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ ДЛЯ ДОМА И СХЕМА ВЕТРОГЕНЕРАТОРА
ВИДЫ ВЕТРОГЕНЕРАТОРОВ
Ветряные электростанции можно поделить по направлению оси вращения лопастей, их количеству и материалу, из которого они сделаны, также по методу управления лопастями.
По количеству лопастей ветряки делятся на двух-, трех-, также многолопастные. При всем этом следует держать в голове, что огромное количество лопастей полностью не является залогом неплохой работы ветрогенератора. Многолопастные ветряки начинают вращение при наименьшей скорости ветра, но, набрав определенное количество оборотов, начинают представлять собой преграду для воздушного потока, и их эффективность падает, в то время как двух- и трехлопастные ветрогенераторы медленнее раскручиваются до номинальных оборотов, но не имеют огромного коэффициента сопротивления воздушному потоку. Потому их КПД существенно выше. Многолопастный ветряк идеальнее всего использовать, если он, не считая выработки электроэнергии, делает еще какую-то работу, к примеру, приводит в действие водяной насос.
По материалам лопастей можно выделить ветрогенераторы с жесткими и парусными лопастями . Первое и решающее различие состоит в том, что парусные лопасти проще в изготовлении и существенно дешевле, чем жесткие (которые обычно бывают из металла либо стеклопластика). Но не всегда является преимуществом! С учетом того, что стандартные рабочие обороты генератора составляют приблизительно 400-600 об/мин, конец лопасти движется со скоростью приблизительно 500 км/ч. Беря во внимание, что ветер несет с собой пыль и другой мусор, то даже для жестких лопастей это является суровым испытанием, и они требуют неизменного обслуживания. А парусная лопасть может на сто процентов износиться уже через год и потребовать полной подмены. Потому в районах, где ветер довольно сильный, их внедрение нецелесообразно.
Также существует разделение по шагу лопастей. Бывают ветряки с фиксированным и изменяемым шагом лопастей. Это позволяет расширить спектр рабочих скоростей для ветряных электрических станций, но в то же время усложняет конструкцию лопасти и приводит к утяжелению общей конструкции и, соответственно, делает всю систему дороже и при покупке и в эксплуатации. У ветряка с фиксированным шагом лопастей должен быть предусмотрен предохранитель, ставящий лопасти в положение флюгера при штормовом порыве ветра. Иначе вся конструкция мачты может тривиально упасть.
По направлению оси вращения ветрогенераторы делятся на горизонтальные и вертикальные. Вертикальные ветряки вырабатывают электроэнергии меньше, чем у горизонтальные. Также преимуществом вертикальных ветрогенераторов будет то, что они не требуют ориентирования по ветру, рабочая площадь лопастей у их вдвое меньше, чем у горизонтального ветрогенератора с равноценной площадью ветроколеса. Это означает, что для получения схожего количества электроэнергии нужен ветряк вдвое сильнее.
Ветрогенератор, кроме лопастей, которые улавливают ветер, и генератора, который конвертирует энергию ветра в электронную, обычно, содержит в себе аккумуляторную батарею и инверторную установку. Аккумуляторная батарея нужна для скопления электроэнергии, которая в связи с непостоянством погодных условий при разной скорости ветра просто не может вырабатываться равномерно,
Инвертор, в свою очередь, конвертирует неизменный ток, подающийся из аккумулятора, в переменный ток, нужный для работы бытовых электроприборов. Таким образом, каждый элемент ветряной электростанции нужен для выполнения определенной задачи, и его выбор должен быть обоснован потребностями в энергии, и подходить для конкретной ситуации технически. Все характеристики должны быть за ранее рассчитаны с учетом определенных критерий энергопотребления.
Схема ветрогенератора
По расчетам профессионалов, для полного обеспечения 1-го дома электронной энергией довольно 1-го ветрогенератора мощностью 5 кВт, при условии, что скорость ветра 1,8-4,5 метра за секунду. Но, к огорчению, ветер очень непостоянное погодное явление, потому лучше иметь совместно с ветряной электрической станцией запасный генератор, приводимый в действие бензиновым двигателем, либо устраивать огромную аккумуляторную батарею для запасания выработанной электроэнергии впрок.
Так, ветро-солнечная система для размеренной работы должна включать в себя: ветрогенератор (средний срок службы 15-20 лет), солнечные панели (30-40 лет), контроллер заряда, инвертор (работают приблизительно по 5-10 лет) и аккумуляторные батареи, которые зависимо от типа прослужат от Четыре до 10 лет.
Не просит вмешательства в работу, потому что выработка электроэнергии происходит в хоть какой момент, когда дует ветер, и благодаря аккумуляторам скапливается впрок.
В отличие от других видов генераторов ветряки почти бесшумны. Отменно изготовленные и установленные ветрогенераторы создают не больше шума, чем тот, который делает ветер, вращающий их лопасти.
У ветрогенераторов в зимнее время производительность не падает, а, напротив, растет за счет того, что скорость ветра в зимний период обычно выше, чем летом, что является значимым преимуществом, так как как раз в зимний период очень растет потребность в электроэнергии.
Ветрогенераторы на любой местности, но следует учесть, что деревья или дома, могут понизить производительность работы ветряка до 30%.
Профилактическое сервис генератора следует проводить часто, но оно существенно облегчается тем, что при постоянном обслуживании конструкции износ, обычно, малозначительный и даже в случае подмены определенных компонент не является дорогим и трудозатратным занятием.
Горючее для работы не требуется, главные издержки идут на установку и проведение периодических профилактических работ для размеренной работы ветрогенератора. В конечном итоге издержки на приобретение оборудования могут окупиться уже в течение года.
Такие системы обычно предназначаются для обеспечения электричеством раздельно стоящих объектов, доступ централизованной энергоподачи к которым затруднен либо отсутствует. Их мощность может колебаться от 0,8 до 20 6 кВт и зависит только от употребления электроэнергии объектом и мощности установленного оборудования.
По материалам www.promplace.ru
Работа мечты: обслуживание ветровых установок. | Статьи
28 мая 2019
Сейчас 11 утра в Ноймаркте-ин-дер-Оберпфальц, Бавария, Германия. Михаэль Кёрнер и Тимо Холуб вернулись в штаб-квартиру Max Bogl, одной из крупнейших частных строительных компаний Германии. Они вернулись из Урсенсоллена, города в 30 километрах, где сегодня утром проводили техническое обслуживание ветровых установок. Сегодня они работали рядом с офисом и поэтому смогли найти время, чтобы поговорить с Petzl о своей профессии. Большую часть времени они проводят, путешествуя по Германии, обследуя ветряные установки высотой до 143 метров (следят за тем, чтобы они находились в хорошем рабочем состоянии).
Михаэль, Тимо, в чем именно заключается ваша работа?
Михаэль: мы исправляем небольшие проблемы, такие как износ на гибридной или стальной башне. «Max Bogl Hybrid Tower» – это новейшая конструкция ветровой турбины, в которой нижняя часть выполнена из бетона, а верхняя – из стали. Наша работа довольно разнообразна. Мы работаем с бетоном, с металлом, проводим измерения… Сегодня, например, вместо того чтобы работать на высоте, мы были под землей. Проводили техническое обслуживание фундамента ветряной турбины.
Тимо: мы также занимаемся настройкой гибридных башен после их установки.
Означает ли это, что вы не принимаете участия в непосредственном строительстве башни?
Михаэль: нет, мы подключаемся к процессу сразу после строительства. Прежде чем стать техниками по обслуживанию ветровых башен, мы занимались их сборкой. Я, например, провел полтора года, собирая гибридные башни. Сегодня наша работа намного разнообразнее: мы работаем высоко над землей, под землей, внутри башни, снаружи, и даже за ее пределами.
Как вы решили стать специалистами по обслуживанию ветровых установок?
Михаэль: это был логичный шаг после работы в качестве сборщиков. Мы хорошо выполняли свою работу и знали все тонкости различных типов башен. Нам предложили работу в качестве специалистов по канатному доступу, и теперь мы занимаемся техническим обслуживанием ветровых установок и их компонентов.
Тимо: мы проходили специальное обучение для этой новой работы. По собственной инициативе прошли курс по веревочному доступу (1 уровень FISAT), а следующей весной пройдем курс 2 уровня. Это должно дать нам возможность выполнять еще более сложные работы по канатному доступу.
Сколько специалистов по обслуживанию ветровых установок работает в Max Bogl?
Тимо: в это трудно поверить, но в компании с 6000 сотрудников, нас – всего двое. Примерно пять лет назад компания Max Bogl начала свою деятельность в неизвестном мире строительства ветряных турбин, и в то время наши рабочие места были еще менее четко определены. В 2014 году было построено около 300 гибридных башен, в 2015 году — около 400 башен, а в 2016 году их число должно увеличиться*. Max Bogl самостоятельно управляет небольшой частью этих установок, а это значит, что компании также нужны специалисты по техническому обслуживанию. Часто заключаются контракты с внешними поставщиками услуг для выполнения работ на высоте.
* Интервью брали в 2016 году – прим. ред.
Какой ваш распорядок дня на работе?
Михаэль: В основном мы работаем командой из двух человек. У нас есть фургон (мастерская на колесах, если хотите), в котором есть все, что требуется для работы. На нем мы путешествуем от одной ветроэлектростанции до другой по всей стране, по четыре-пять дней в неделю. Мы редко знаем расписание поездок дальше, чем на неделю вперед. Наш график очень гибкий и часто меняется. Это возлагает серьезную ответственность на наши плечи, и требует большого доверия со стороны руководства.
Вы когда-нибудь попадали в действительно опасные ситуации?
Тимо: нет, на самом деле нет. Соблюдение правил техники безопасности является первоочередной задачей. А мы прошли в этой области специальное обучение. Однажды на работе нас неожиданно застала гроза в то время, когда мы были высоко на башне. В такую погоду мы не должны там работать. Но внизу находился специальный человек, чьей задачей было не только подавать нам инструменты, но и следить за погодой. Так что мы спустились сразу же.
Михаэль: ветер играет значительную роль в нашей работе. Когда вы находитесь в 140 метрах над землей, башня установки может раскачиваться с амплитудой до одного метра. Мы сами несем ответственность за анализ рисков и принимаем решения по прекращению работы в определенных условиях.
Как вы думаете, вы могли бы заниматься этой работой на протяжении всей своей карьеры?
Михаэль: да, безусловно, это идеальная работа! Каждый случай индивидуальный, каждый день – новый вызов.
Тимо: если честно, скорее всего нет. С точки зрения физических нагрузок, это вполне выполнимо. Но постоянное путешествие по стране – это не то, что я мог бы делать вечно. Мы слишком мало времени проводим дома с нашими семьями.
Какая работа вам больше всего не понравилась?
Михаэль: работа утомительна и не приносит удовольствия, например, когда в башне сломался лифт. В таком случае добраться до верха установки, это значит подняться минимум 100 – 150 метров. За день приходится подниматься на 400 или даже 500 метров. А если забыть на земле что-то из инструмента, то день превращается в неожиданный сеанс в спортзале.
А какая самая приятная работа на сегодняшний день?
Тимо: хм, у нас было много замечательных дней на работе. Например, дни, когда туман расположен не слишком высоко от земли, а на высоте светит солнце. Поистине удивительный вид открывается в верхушки башни.
Михаэль: еще одна приятная часть работы – спуск вниз, для проверки вентиляционных отверстий башни. Висеть в воздухе и работать высоко над землей – это очень весело.
Спасибо за интервью!
Познакомимся поближе с сотрудниками компании.
Михаэль Кёрнер
Михаэль (27 лет) работает в Max Bogl техником по обслуживанию башен ветровых установок. Начал свою карьеру, занимаясь укладкой плитки. Так как он заядлый скалолаз, идея совместить работу и хобби пришлась ему по душе. Тогда он стал работать в Max Bogl на сборке башен ветровых установок. Он сам оплатил курс по веревочному доступу (FISAT, 1 уровень) и впервые начал заниматься работой на высоте. После полутора лет работы на сборке, его мечта стала реальностью: Тимо и Михаэль были первыми, кому предложили должности технических специалистов по обслуживанию башен в Max Bogl.
Тимо Холуб
Тимо (26 лет), как и Михаэль, является техническим специалистом по обслуживанию башен ветровых установок. Каменьщик по образованию, он начинал карьеру с арбористики. Специализировался на вырубке и вывозе опасных деревьев. К компании Max Bogl он присоединился примерно пять лет назад. Сначала он поработал в компании недолго, после чего отправился в путешествие на полтора года, гастролируя по всему миру. Во время поездки Тимо впервые открыл для себя Африку и вызвался добровольцем в детский дом в Танзании. Глубоко тронутый этим опытом, он создал в Германии некоммерческую организацию под названием «Lachende Kinder Tansania e.V» («Дети смеются в Танзании»), с которой он собирает пожертвования для детского дома. В течение последних двух лет он снова работает в Max Bogl, в дружной команде с Михаэлем.
Lachende Kinder Tansania e.V
Михаэль Вайксельгартнер, инженер по технике безопасности
Михаэль Вейксельгартнер (25 лет) — инженер по технике безопасности в Max Bogl, специализируется на ветровых установках. Во время учебы в университете он прошел дополнительные занятия по безопасности на рабочем месте. Сегодня он является руководителем отдела безопасности всех ветряных электростанций Max Bogl, проводя примерно 50% своего времени на строительных площадках по всей Германии, помогая руководителю проекта в вопросах, связанных с безопасностью, и обеспечивая соблюдение правил техники безопасности.
Он входит в команду из 16 инженеров в Max Bogl, чья роль заключается в обеспечении соблюдения на национальном уровне нормативных актов и соответствующих рекомендаций профессиональных ассоциаций. Для этого инженеры по безопасности оценивают риски для каждой должности, чтобы реализовать соответствующие меры защиты.
Например, чтобы попасть на территорию ветроэлектростанции, вам нужно надеть защитную обувь или ботинки, каску и жилет безопасности. Другие СИЗ, такие как средства защиты слуха, защиты глаз и защиты от падения, также должны использоваться в зависимости от производимых работ.
Интервью с Кнутом Фоппе, техническим представителем Petzl
Кнут Фоппе — инструктор и эксперт по технике спасательных работ при работах на высоте, а также технический представитель Petzl в Германии. Именно он разработал модель безопасности для гибридных ветрогенераторов Max Bogl.
Кнут, из чего состоит «модель безопасности ветропарка»?
Во-первых, я начинаю с определения и оценки рисков для заданной должности. Далее я работаю над процедурами безопасности, которые состоят из трех компонентов:
- Выбор подходящего оборудования для работников, которые занимаются сборкой башен.
- Обучение сборщиков технике защиты от падения.
- Подготовка плана эвакуации и спасения на случай аварии.
Max Bogl была первой компанией, построившей гибридные ветрогенераторы. Это означает, что никаких специальных процедур безопасности не было. Я отвечал за разработку как программы обучения персонала, работающего на гибридных вышках, так и специальных спасательных процедур. Сегодня в Max Bogl работают 200 сборщиков, которые все обучены использованию средств индивидуальной защиты от падения и процедурам спасения. Большинство из них имеют строительное образование в области работы с бетоном или с железобетоном.
Что включают в себя конкретные процедуры при спасательных работах?
Чтобы построить гибридные башни, гигантские бетонные цилиндрические блоки укладывают друг на друга с помощью крана. Монтажники внутри башни следят за тем, чтобы каждый блок был точно выровнен с тем, что под ним. Для этого они стоят на рабочей площадке высоко внутри башни. Сама площадка установлена с помощью крана.
На определенных этапах сборки невозможно добраться до земли по лестнице. В случае поломки крана спасатели и пожарные не могут просто попасть на землю. По этой причине монтажники должны иметь возможность самостоятельно проводить спасательные операции и наземную эвакуацию.
Кроме того, вам нужен план и процедуры для спасения коллег, которые не могут самостоятельно эвакуироваться. Если кто-то получил травму или упал с рабочей платформы и повис на страховочной привязи или находится без сознания, его коллеги должны быть в состоянии спасти его и безопасно эвакуировать на землю. Каждая команда оснащена спасательным набором, в том числе полиспастом JAG SYSTEM.
Какое обучение проходят сборщики ветрогенераторов в Max Bogl?
Чтобы работать над сборкой башен ветряных турбин, они проходят двухдневную программу обучения со мной. Они учатся тому, как использовать средства индивидуальной защиты от падения, как спускаться по веревке и как спасти кого-то, кто не может эвакуироваться самостоятельно. Затем они должны проходить практический курс повышения квалификации (один день), один раз каждые 12 месяцев. Чтобы принять участие в начальной программе обучения, им необходимо предоставить медицинскую справку и пройти обучение по оказанию первой помощи.
Совместимы ли рентабельность и безопасность на таком рабочем месте?
Да, эти два понятия не обязательно несовместимы. Если вы сделаете безопасность приоритетом, вы можете работать экономически эффективным образом, включив в уравнение стоимость несчастных случаев. Это особенно относится к таким профессиям, как работа на высоте.
Важно понимать, что безопасность не должна рассматриваться как проблема. Для этого все решения и оборудование должны быть функциональными, компактными и удобными. Работникам нужно уметь использовать это снаряжение, особенно в стрессовой ситуации, эффективно и безопасно.
Детали и функции ветряной турбины
Ветряная турбина состоит из пяти основных и множества вспомогательных частей. Основными частями являются башня, ротор, гондола, генератор и фундамент или основание. Без всего этого ветряная турбина не может работать.
Фундамент
Фундамент находится под землей для наземных турбин ; его нельзя увидеть, потому что он покрыт землей. Это большой и тяжелый бетонный блок, который должен выдерживать всю турбину и действующие на нее силы.
Для оффшорных турбин база находится под водой и не видна. В морских турбинах, которые находятся глубоко в море, основание плавающее, но оно имеет достаточную массу, чтобы выдержать вес турбины и все силы, приложенные к ней, и удерживать ее в вертикальном положении.
Башня
Башня в большинстве современных турбин представляет собой круглую стальную трубку диаметром 3–4 м (10–13 футов) и высотой 75–110 м (250–370 футов), в зависимости от от размеров турбины и ее расположения.Основное правило для турбинной башни заключается в том, что ее высота равна диаметру круга, который образуют ее лопасти при вращении. Обычно, чем выше турбина, тем сильнее ветер с большей скоростью. Это потому, что чем дальше мы от земли, тем быстрее ветер (ветер не имеет одинаковой скорости на разных расстояниях от земли).
Ротор
Ротор — вращающаяся часть турбины; он состоит (в основном) из трех лопастей и центральной части, к которой они прикреплены, — ступицы.Турбина не обязательно должна иметь три лопасти; он может иметь два, четыре или другое количество лезвий. Но у трехлопастного ротора лучший КПД и другие преимущества.
Лезвия не сплошные; они полые и сделаны из композитного материала, чтобы быть легкими и прочными. Тенденция состоит в том, чтобы делать их больше (для большей мощности), легче и сильнее. Лопасти имеют форму аэродинамического профиля (такую же, как крылья самолета) для обеспечения аэродинамики. Кроме того, они не плоские и имеют перекос между корнем и кончиком.Лезвия могут вращаться вокруг своей оси на 90 °. Это движение называется , шаг лопастей .
Ступица
Функция ступицы состоит в том, чтобы удерживать лопасти и давать им возможность вращаться относительно остальной части корпуса турбины.
Гондола
Гондола — это корпус наверху башни, в котором размещены все компоненты, которые должны быть на верхней части турбины. Существует множество компонентов для правильной и здоровой работы сложной электромеханической системы, которой является турбина.Главной частью турбины среди этих компонентов является генератор и вал турбины, который передает собранную энергию от ветра к генератору через редуктор.
Редуктор — жизненно важный компонент ветряных турбин; он находится в гондоле. Коробка передач увеличивает частоту вращения главного вала примерно с 12–25 об / мин * (для большинства современных турбин) до скорости, подходящей для его генератора. По этой причине вал со стороны генератора называется «высокоскоростным валом».
Поскольку турбина должна следовать за ветром и регулировать свою ориентацию в соответствии с направлением ветра, ее ротор должен вращаться относительно башни.Это вращение называется рысканием , при котором гондола и ротор вращаются вокруг оси башни.
Генератор
Генератор — это компонент, преобразующий механическую энергию ротора, передаваемую от ветра, в электрическую энергию. Генератор имеет ту же конструкцию, что и электродвигатель .
На уровне коммерческого производства вся электроэнергия производится на трехфазном переменном токе. В общем, выбор генератора — синхронный или асинхронный (индукционный).Тем не менее, генератором, связанным с ветряными турбинами, до сих пор является индукционный генератор , потому что синхронный генератор должен вращаться с жестко контролируемой постоянной скоростью (для поддержания постоянной частоты). Некоторые из основных компонентов ветряной турбины изображены на рис. 1 .
Поскольку генератор должен вращаться со скоростью, соответствующей частоте электрической сети (50 или 60 Гц в большинстве стран), он должен вращаться быстрее, чем ротор турбины.Большинство генераторов необходимо вращать со скоростью 1500 об / мин (для 50 Гц) и 1800 об / мин (для 60 Гц). Ни в коем случае ротор турбины не может двигаться так быстро. Коробка передач, следовательно, должна увеличивать скорость вращения ротора турбины (главного вала) до скорости, которая может использоваться генератором.
Опыт показал, что коробка передач в турбине является проблемным элементом. Это связано с тем, что энергия ветра не остается постоянной в течение относительно приемлемого периода времени. Он постоянно колеблется из-за характера ветра.Это приводит к тому, что зубья шестерни подвергаются перегрузке и удару, что приводит к усталости и выходу из строя. Кроме того, редуктор — это тяжелый элемент в гондоле наверху турбины.
Рис. 1 Основные компоненты ветряной турбины: башня, ротор, гондола и фундамент (под землей).
Ветряная турбина — это сложная система для управления, потому что источник энергии (ветер) не находится под нашим контролем. Скорость ветра может постоянно меняться, даже от одной секунды к другой.Следовательно, выходная мощность турбины должна быть постоянно адаптирована к изменению ветра.
Все новые турбины оснащены регулятором шага, который подразумевает, что угол наклона их лопаток может быть отрегулирован таким образом, чтобы выходная мощность турбины всегда была максимальной, без перегрузки генератора и механических конструкций лопастей. башня и вал ротора.
Регулировка мощности в зависимости от скорости ветра выполняется так, что каждая турбина имеет кривую производительности, называемую кривой мощности .Он используется в качестве графика мощности компьютером в системе управления турбиной для регулировки всех компонентов, которыми необходимо управлять, на основе этой кривой и в соответствии со скоростью ветра. Типичный образец этой кривой показан на рис. 2 (для получения значений скорости ветра в милях в час умножьте значения в м / с на 2,2).
На рисунке 3 изображена часть компонентов внутри панели управления ветряной турбины. Эта панель управления обычно находится внизу и внутри башни.
Рис. 2 Типичная кривая мощности ветряной турбины.
Рисунок 3 Часть схемы управления ветряной турбиной.
Ветряная турбина — Энергетическое образование
Рисунок 1. Ветряная турбина. [1]Ветряные турбины работают путем преобразования кинетической энергии ветра в механическую энергию, которая используется для выработки электричества путем вращения генератора. Эти турбины могут быть наземными или морскими ветряными. [2]
Детали турбины
Рис. 2. Иллюстрация компонентов ветряной турбины (щелкните, чтобы увеличить). [3]Современные ветряные турбины бывают разных размеров, но все типы обычно состоят из нескольких основных компонентов: [4]
- Лопасти ротора — Лопасти ротора ветряной турбины работают по тому же принципу, что и крылья самолета. Одна сторона лезвия изогнута, а другая плоская. Ветер быстрее течет по изогнутому краю, создавая разницу в давлении с обеих сторон лезвия.Лопасти «толкаются» воздухом, чтобы уравновесить разницу давлений, в результате чего лопасти вращаются. [5]
- Гондола — Гондола содержит комплект шестерен и генератор. Поворотные лопасти связаны с генератором шестернями. Шестерни преобразуют относительно медленное вращение лопастей в скорость вращения генератора примерно 1500 об / мин. [5] Затем генератор преобразует энергию вращения лопастей в электрическую энергию.
- Башня — лопасти и гондола установлены на вершине башни.Башня сконструирована таким образом, чтобы удерживать лопасти ротора от земли и при идеальной скорости ветра. Башни обычно находятся на высоте 50-100 м над поверхностью земли или воды. Морские башни обычно крепятся к дну водоема, хотя исследования по разработке башни, плавающей на поверхности, продолжаются. [2]
Визуализация турбины
УMidAmerican Energy Company есть отличное видео о конструкции ветряной турбины, для просмотра щелкните здесь.
Видео ниже, созданное UVSAR, подробно показывает детали турбины.
Для дальнейшего чтения
Список литературы
Ветряная турбинаUD :: Часто задаваемые вопросы
Часто задаваемые вопросы
Большая часть информации на этой странице взята с веб-сайта нашего партнера, Sustainable Energy Developments Inc. Что такое энергия ветра?Энергия ветра — это энергия, содержащаяся в движении воздуха.Солнце нагревает землю с разной скоростью и в разное время. Разница в температуре по всей Земле создает неравенство давления, которое, в свою очередь, приводит к движению воздуха. Воздух имеет массу, и когда масса приводится в движение, она содержит так называемую кинетическую энергию, подобно бейсбольному мячу, брошенному питчером.
Люди веками использовали энергию ветра для привода насосов и мельниц, используя кинетическую энергию и преобразовывая ее в механическую энергию с помощью ветряных мельниц. Эта же концепция используется для преобразования кинетической энергии в электрическую с помощью ветряных турбин.
Что такое ветряная турбина и как она вырабатывает электричество?Ветряная турбина — это машина, которая использует кинетическую энергию ветра и преобразует ее в электрическую. Механическая энергия, создаваемая его вращающимися лопастями, вращает генератор, вырабатывающий электричество. Типичная ветряная турбина состоит из следующих элементов:
- Лопасти ротора — вращаются в ответ на ветер и прикреплены к ступице ротора
- Ступица ротора — соединена с редуктором и генератором внутри гондолы
- Генератор — преобразует механическую энергию в электричество
- Гондола — вмещает механические и электрические компоненты турбины
- Башня — используется для поднятия гондолы, ступицы и лопастей, чтобы усилить ветер
Что такое кВт и что такое кВтч?
кВт (киловатт) — это показатель производства или потребления энергии, а киловатт-час (киловатт-час) — это единица измерения энергии.Думайте об этом, как о вождении в машине. Мили в час — это скорость, с которой вы производите расстояние на машине, а миля — это единица измерения расстояния. Например, если вы едете 1 час со скоростью 60 миль в час, вы проехали в общей сложности 60 миль. Точно так же, если вы производите 60 кВт энергии в час, вы производите в общей сложности 60 кВтч.
Кто участвует в этом проекте?Совместное предприятие First State Marine Wind является партнерством Blue Hen Wind, принадлежащего Университету Делавэра, и Gamesa USA.Среди других партнеров проекта — город Льюис и компания Sustainable Energy Developments Inc.
. Почему ветряная турбина в университетском городке Льюиса UD? ПредставителиUD выбрали ветроэнергетику, чтобы выполнить свое обязательство по сокращению выбросов углекислого газа из-за благоприятных ветров в прибрежной зоне Льюиса, а также из-за образовательных и исследовательских возможностей, которые она предоставляет.
В рамках этого проекта 100% электроэнергии кампуса вырабатывается за счет энергии ветра, что позволяет удовлетворить все потребности кампуса в электроэнергии без чистых выбросов углерода и сделать его образцом для других учреждений страны.Иногда турбина вырабатывает более чем достаточно энергии для кампуса; избыток поступает в электрическую сеть для использования другими в Льюисе.
Помимо обеспечения безуглеродной электроэнергией, проект расширяет исследования в таких областях, как коррозия турбин, столкновения с птицами и вопросы политики, связанные с возобновляемыми источниками энергии. Информация, полученная в ходе проекта, помогает университету и Gamesa работать над созданием первой оффшорной ветряной турбины в Северной и Южной Америке.
Насколько велика ветряная турбина? Статуя Свободы в Нью-Йорке стоит на высоте 305 футов от основания до вершины факела.Размер ветряных турбин варьируется и напрямую зависит от их проектной электрической мощности. Турбина Университета Делавэра — это машина мощностью 2 мегаватта (2 МВт), которая при максимальном вращении достигает высоты около 400 футов от основания башни до вершины лопасти. Каждая из трех лопастей турбины имеет длину примерно 140 футов.
Когда была установлена турбина?Строительство началось в марте 2010 г .; через три месяца турбина была полностью готова к работе.
Сколько электроэнергии вырабатывает ветряная турбина?Количество электроэнергии, производимой одной турбиной, зависит от ее размера и качества ветрового ресурса. Типичная 2-мегаваттная турбина, при размещении в соответствующем ветровом источнике, может обеспечить электричество без выбросов, достаточное для питания около 500 средних домов в течение всего года.
ТурбинаUD вырабатывает разное количество энергии в течение года — например, зимой в Льюисе для турбины в Льюисе больше ветра, чем летом.Несмотря на такие колебания, турбина производит более чем достаточно энергии, чтобы поддерживать шесть зданий в кампусе Льюиса в течение года.
Лезвия все время вращаются с одинаковой скоростью?Хотя лезвия вращаются с переменной скоростью, диапазон скоростей очень ограничен. Лезвия вращаются от девяти до 19 оборотов в минуту.
Почему сейчас не крутятся лезвия?Лопасти могут не вращаться по трем причинам: 1) Недостаточный ветер.Турбина запрограммирована на начало выработки электричества, когда скорость ветра достигает 8 миль в час. 2) Турбина нуждается в ремонте или ремонте. Как и ваш автомобиль, ветряк проходит регулярное плановое обслуживание; в других случаях происходят незапланированные события, требующие технического обслуживания турбины. В целях безопасности лопасти останавливаются, когда технический персонал работает с турбиной. 3) Для некоторых исследовательских проектов, таких как проводимое в настоящее время исследование птиц и летучих мышей, техническим специалистам необходимо подняться на башню, чтобы установить устройство.
Какова стоимость ветряных турбин по сравнению с другими видами производства электроэнергии?Традиционная электроэнергия, произведенная на ископаемом топливе, требует постоянного расхода топлива; обычно нефть, газ или уголь. Эти невозобновляемые ресурсы необходимо находить, извлекать, транспортировать, обрабатывать, сжигать, а отходы обрабатывать и удалять. Каждый из этих процессов стоит денег на протяжении всего срока службы электростанции.Ветряные турбины просто используют силу ветра в качестве топлива и требуют лишь периодического обслуживания. По мере того, как ресурсы ископаемого топлива сокращаются, а их стоимость растет, проверенные технологии, такие как энергия ветра, стали привлекательным долгосрочным решением в области электроэнергетики. Если мы посмотрим на все формы производства электроэнергии без явных и скрытых субсидий, то энергия ветра будет конкурентоспособной.
Каковы долгосрочные расходы, связанные с эксплуатацией и техническим обслуживанием ветряной турбины?Как и любая большая и сложная машина, ветряные турбины требуют контроля и периодического обслуживания для поддержания их работоспособности.Продавцы ветряных турбин редко дают гарантию на свои машины более 2 лет, поэтому важно иметь план технического обслуживания.
Сколько шума издает ветряная турбина?Благодаря достижениям в разработке и производстве ветряных турбин, шум, создаваемый ветряными турбинами, был значительно снижен. Любой генерируемый шум обычно исходит от механических компонентов, кондиционера электроэнергии и движущихся по воздуху лопастей.Все современные производители ветряных турбин проектируют свои ветровые турбины с особым вниманием к минимизации шума. Размещение турбины на подходящем расстоянии от жилых зданий также сводит к минимуму любые потенциальные помехи от шума турбины.
В рамках этого проекта были проведены исследования уровня шума до и после строительства. Предварительное исследование показало, что звук от ветряной турбины будет значительно ниже нормативных требований штата Делавэр, которые ограничивают абсолютные уровни звука и уровни звука по отношению к фоновому окружающему звуку.Исследование после строительства подтвердило, что ветряная турбина соответствует законам штата.
Какие исследования проводились перед турбинной установкой?Перед тем, как построить ветряную турбину в Льюисе, Университет штата Делавэр привлек экспертов для проведения нескольких исследований, в том числе исследований птичьих и акустических эффектов. UD также рассмотрел дополнительные исследования и отчеты, а также провел встречи в сообществе, чтобы выявить потенциальные проблемы соседних жителей.UD также присутствовал на заседаниях городского совета и Совета общественных работ Льюиса, где ветряная турбина была на повестке дня и обсуждалась. Посетите нашу страницу справочных документов, чтобы узнать больше об исследованиях.
Какие исследования проводятся на турбине?Ветряная турбина UD была создана в исследовательских целях, было реализовано несколько проектов. Было завершено исследование воздействия турбины на птиц и летучих мышей, и исследование коррозии пролило свет на влияние соленой воды на ветряные турбины морского базирования, которые проводятся рядом с основанием ветряной турбины.Пока что исследования турбины охватывают множество дисциплин и включают микробиологов, экологов, морских физиков, инженеров и специалистов по морской политике. Следите за обновлениями проектов на нашей странице новостей.
Я слышал об отказах турбин. Это беспокоит?Ремонт ветряных турбин стоит очень дорого. Такие усилия могут потребовать подъемного крана и другого дорогостоящего оборудования в дополнение к покупке запасных частей.По этой причине ветряные турбины спроектированы как очень надежные машины, не требующие особого обслуживания. Несмотря на то, что в ветряных турбинах случаются отказы электричества или компонентов, в целом турбины являются одними из самых надежных машин, доступных сегодня. Чтобы обеспечить надежность ветряной турбины UD, Gamesa обслуживает ветряную турбину в соответствии с соглашением об эксплуатации и техническом обслуживании. Два сотрудника UD также прошли обучение обслуживанию.
Какое воздействие на окружающую среду оказывает ветряная турбина?Хотя ветряные турбины действительно имеют экологические издержки, они очень минимальны по сравнению с традиционными источниками электроэнергии.Например, датское исследование, посвященное влиянию прибрежной ветряной электростанции на дикую природу, показало, что в среднем на одну турбину приходится около трех смертей птиц в год. Птицы, как правило, избегали турбин, летая над ними, под ними или вокруг них, хотя птицы в основном облетали всю ветряную электростанцию. Такое воздействие на окружающую среду относительно невелико по сравнению, например, с разливами нефти, которые могут привести к гибели птиц и других животных, горной добычей угля, загрязнением воздуха электростанциями, которое может нанести вред как дикой природе, так и людям, уносом и гибелью рыбы гидроэлектростанциями. плотины и ядерные отходы.Ветровые турбины действительно влияют на дикую природу; однако, и это причина, по которой ученые UD пытаются лучше понять влияние ветряной турбины на птиц и летучих мышей.
Как работает ветровая энергия | HowStuffWorks
Как и в большинстве других областей производства электроэнергии, когда дело доходит до получения энергии от ветра, эффективность имеет большое значение. Группы больших турбин, называемые ветряными электростанциями или ветряными электростанциями, представляют собой наиболее экономичное использование ветроэнергетических мощностей.Наиболее распространенные ветряные турбины для коммунальных предприятий имеют мощность от 700 кВт до 1,8 МВт, и они сгруппированы вместе, чтобы получить максимум электроэнергии из имеющихся ветряных ресурсов. Обычно они расположены далеко друг от друга в сельской местности с высокими скоростями ветра, а небольшая площадь основания HAWT означает, что сельскохозяйственное использование земли практически не затрагивается. Ветряные электростанции имеют мощность от нескольких МВт до сотен МВт. Самая большая ветряная электростанция в мире — ветряная электростанция Raheenleagh, расположенная у побережья Ирландии.На полной мощности (в настоящее время он работает на частичной мощности) он будет иметь 200 турбин общей номинальной мощностью 520 МВт, а строительство будет стоить около 600 миллионов долларов.
Стоимость ветроэнергетики для коммунальных предприятий резко снизилась за последние два десятилетия благодаря технологическим и конструктивным достижениям в производстве и установке турбин. В начале 1980-х годов энергия ветра стоила около 30 центов за кВтч. В 2006 году ветроэнергетика стоит всего от 3 до 5 центов за киловатт-час, когда ветер особенно сильный.Чем выше скорость ветра с течением времени в данной области турбины, тем ниже стоимость электроэнергии, производимой турбиной. В среднем стоимость энергии ветра в США составляет от 4 до 10 центов за кВтч.
Многие крупные энергетические компании предлагают программы « зеленого ценообразования », которые позволяют клиентам платить больше за кВтч за использование энергии ветра вместо энергии из «системной энергии», которая представляет собой совокупность всей электроэнергии, производимой в районе, возобновляемых и невозобновляемый. Если вы решите покупать ветряную энергию и живете в непосредственной близости от ветряной электростанции, электричество, которое вы используете в своем доме, на самом деле может быть произведено ветром; чаще всего более высокая цена, которую вы платите, идет на поддержание стоимости энергии ветра, но электричество, которое вы используете в своем доме, по-прежнему поступает из системы.В штатах, где регулирование энергетического рынка было отменено, потребители могут иметь возможность покупать «зеленую электроэнергию» напрямую у поставщика возобновляемых источников энергии, и в этом случае электричество, которое они используют в своих домах, определенно поступает из ветра или других возобновляемых источников.
Внедрение небольшой ветряной турбины для собственных нужд — это один из способов гарантировать, что энергия, которую вы используете, является чистой и возобновляемой. Установка турбины для дома или предприятия может стоить от 5000 до 80 000 долларов. Масштабная установка стоит намного дороже.Одна турбина мощностью 1,8 МВт может быть установлена на сумму до 1,5 миллиона долларов, не считая затрат на землю, линии электропередачи и другую инфраструктуру, связанную с ветроэнергетической системой. В целом стоимость ветряных электростанций составляет около 1000 долларов за киловатт мощности, таким образом, ветряная электростанция, состоящая из семи турбин мощностью 1,8 МВт, стоит около 12,6 миллиона долларов. По данным Американской ассоциации ветроэнергетики, «срок окупаемости» большой ветряной турбины — время, необходимое для выработки электроэнергии, достаточной для восполнения энергии, потребляемой зданием и установкой турбины, — составляет от трех до восьми месяцев.
Как ветряные турбины производят электроэнергию
Энергия ветра — один из наиболее устойчивых и распространенных видов возобновляемой энергии. Согласно трем отчетам, опубликованным Управлением по ветроэнергетическим технологиям США, ветроэнергетика Америки быстро растет, добавляя значительные производственные мощности и поддерживая создание новых рабочих мест. Но как энергия ветра действительно приносит электричество в наши дома, квартиры и предприятия?
Что такое энергия ветра?
Проще говоря, ветер — это воздушный поток.В частности, это своего рода кинетическая энергия , создаваемая воздухом, перемещающимся из зон высокого давления в зоны низкого давления. Воздух из зоны высокого давления всегда будет устремляться в зону низкого давления, пытаясь создать баланс. Воздух находится в постоянном движении, и там, где есть движение, есть энергия. (Чтобы понять, что такое энергия, и энергия по сравнению с мощностью, прочтите наш блог о киловатт-часах).
Преобразование энергии ветра в электричествоОдин из основных законов физики гласит, что для производства энергии требуется энергия.Вы не можете создать энергию из ничего, но вы также не можете разрушить энергию. Энергия из одного источника должна быть передана другому источнику или преобразована из одного вида энергии в другой.
Ветер теряет часть своей кинетической энергии при столкновении с лопастями ветряной турбины, но турбина получает точно такое же количество энергии. Чем длиннее лопасти ветряной турбины, тем больше энергии она может получить. Более сильный ветер также даст турбине больше энергии.
Как работают ветряные турбины для выработки электроэнергииСамый распространенный вид ветряных турбин, как описано в нашем блоге «Каково быть внутри ветряной турбины», состоит из высокой башни (столба) с двумя или тремя большими лопасти в виде ветряных мельниц наверху.Лезвия гигантские — обычно 60 или 70 метров в поперечнике, то есть 230 футов. Башня обычно находится на высоте 85 метров или 280 футов от земли, потому что чем выше вы поднимаетесь, тем она ветреннее. Большие турбины наиболее эффективны для улавливания энергии.
Лопасти соединены с центральным валом, называемым ротором. Ротор вращает серию шестерен, которые увеличивают вращение лопасти в 100 раз, создавая скорость, достаточную для выработки электричества. Также наверху башни есть компьютер, который держит лезвия в нужном направлении.
Ключевой механизм турбины, называемый гондолой, расположен наверху башни за лопастями. Гондола содержит редуктор и генератор, который забирает кинетическую энергию от вращающегося вала ротора и преобразует ее в электрическую энергию постоянного тока (DC).
Постоянный ток проходит по внутренней части башни, где преобразователь преобразует его в переменный ток, который мы используем в домашних условиях. Затем трансформатор повышает напряжение примерно в 50 раз, чтобы его можно было эффективно передать на подстанцию по подземным кабелям.От подстанции электричество распределяется по электросети потребителям в домах и на предприятиях.
Ветряные электростанции по всему мируВращение Земли и неровности ее поверхности также играют роль в создании ветра. В Северном полушарии ветры циркулируют по часовой стрелке, а в Южном полушарии — против.
Объем ветра всегда меняется, поэтому электрическая мощность отдельной турбины также варьируется. Для максимальной эффективности и более надежного электроснабжения мы объединяем множество ветряных турбин в ферму и объединяем несколько ветряных электростанций по всей стране в национальную энергосистему.
Ветряные электростанции можно строить на суше или в водоемах — на шельфе или в Великих озерах. На веб-сайте Energy.gov можно найти интересные данные о расположении ветряных электростанций в США и карты ветровых потоков.
Хотя в этом блоге мы описали наиболее распространенный тип ветряных турбин, существует множество других типов ветряных турбин, которые вырабатывают энергию из этого природного ресурса.
Подробнее в Типах ветряных турбин, используемых сегодня.
Энергия ветра | Национальное географическое общество
Все, что движется, обладает кинетической энергией, а ученые и инженеры используют кинетическую энергию ветра для выработки электроэнергии.Энергия ветра, или энергия ветра, создается с помощью ветряной турбины, устройства, которое направляет энергию ветра для выработки электроэнергии.
Ветер обдувает лопатки турбины, прикрепленные к ротору. Затем ротор вращает генератор для выработки электричества. Есть два типа ветряных турбин: ветряные турбины с горизонтальной осью (HAWT) и ветровые турбины с вертикальной осью (VAWT). HAWT — наиболее распространенный тип ветряных турбин. У них обычно есть две или три длинных тонких лопасти, которые похожи на пропеллер самолета.Лопасти расположены так, чтобы они смотрели прямо против ветра. VAWT имеют более короткие и широкие изогнутые лопасти, которые напоминают лопасти, используемые в электрическом миксере.
Небольшие индивидуальные ветряные турбины могут производить 100 киловатт энергии, достаточной для питания дома. Небольшие ветряные турбины также используются в таких местах, как водонасосные станции. Ветряные турбины немного большего размера расположены на башнях высотой до 80 метров (260 футов) и имеют лопасти ротора, длина которых составляет примерно 40 метров (130 футов).Эти турбины могут генерировать 1,8 мегаватт энергии. Еще более крупные ветряные турбины можно найти на башнях высотой 240 метров (787 футов) с лопастями ротора длиной более 162 метров (531 фут). Эти большие турбины могут генерировать от 4,8 до 9,5 мегаватт энергии.
После выработки электроэнергии ее можно использовать, подключать к электросети или хранить для будущего использования. Министерство энергетики США работает с национальными лабораториями над разработкой и улучшением технологий, таких как батареи и гидроаккумулирующие установки, чтобы их можно было использовать для хранения избыточной энергии ветра.Такие компании, как General Electric, устанавливают батареи вместе со своими ветряными турбинами, чтобы электричество, вырабатываемое за счет энергии ветра, можно было сразу же хранить.
По данным Геологической службы США, в США имеется 57 000 ветряных турбин как на суше, так и на море. Ветровые турбины могут быть автономными конструкциями или они могут быть объединены в так называемую ветряную электростанцию. В то время как одна турбина может вырабатывать достаточно электроэнергии для удовлетворения потребностей в энергии одного дома, ветряная электростанция может вырабатывать гораздо больше электроэнергии, достаточной для снабжения энергией тысяч домов.Ветряные электростанции обычно располагаются на вершине горы или в другом месте, где ветрено, чтобы использовать в своих интересах естественные ветры.
Самая большая оффшорная ветряная электростанция в мире называется Walney Extension. Эта ветряная электростанция расположена в Ирландском море примерно в 19 километрах (11 милях) к западу от северо-западного побережья Англии. Расширение Уолни занимает огромную территорию в 149 квадратных километров (56 квадратных миль), что делает ветряную электростанцию больше, чем город Сан-Франциско, Калифорния, или остров Манхэттен в Нью-Йорке.Сеть из 87 ветряных турбин имеет высоту 195 метров (640 футов), что делает эти морские ветряные турбины одними из самых больших ветряных турбин в мире. Walney Extension имеет потенциал для выработки 659 мегаватт электроэнергии, чего достаточно для снабжения электричеством 600 000 домов в Соединенном Королевстве.
Что такое энергия ветра и как работает ветряная турбина?
Поиск экологически чистых источников энергии в современном мире неуклонно растет из-за сильного воздействия ископаемого топлива, включая глобальное потепление, изменение климата, ухудшение качества воздуха, кислотные дожди и разливы нефти.Солнечная и ветровая энергия — два крупнейших игрока в мире зеленой энергии. Практически все понимают, что такое солнечная энергия. Однако ветроэнергетика — наименее изученная тема среди населения.
Когда дует ветер, мы называем это энергией ветра. Чтобы лучше понять энергию ветра, было бы полезно понять ее природу и то, откуда она исходит. Таким образом, вы сможете распознать проблемы и преимущества его использования.
Энергия ветра — это разновидность кинетической энергии или просто энергия движения, вызванная воздействием солнца на атмосферу.Естественно, что солнечные лучи неравномерно нагревают атмосферу. Весь процесс нагрева в сочетании с вращением Земли порождает ветер, который распространяется по различным поверхностям земли. Тот же ветер можно использовать для вращения турбин и, следовательно, выработки электроэнергии.
Другими словами, ветры вызваны неравномерным нагревом атмосферы солнцем, шероховатостью поверхности Земли и вращением Земли. Характер ветрового потока меняется в зависимости от топографии земли, воды и растений.Современные ветряные турбины используют этот поток воздуха для выработки электроэнергии. Мы, люди, используем этот поток ветра для различных целей, например, для выработки электроэнергии, сушки одежды, плавания и т. Д.
Энергия ветра на сегодняшний день является самым чистым и надежным способом производства электроэнергии. Ветроэнергетика не производит никаких токсичных выбросов или каких-либо тепловых ловушек, которые способствуют глобальному потеплению. Тот факт, что энергия ветра является наиболее широко доступным, богатым и все более конкурентоспособным по стоимости энергетическим ресурсом, что делает ее жизнеспособной альтернативой ископаемым видам топлива, которые наносят вред нашему здоровью и угрожают окружающей среде.
Термин энергия ветра описывает процесс, с помощью которого ветер используется для производства механической энергии или электричества. Ветровые турбины преобразуют кинетическую энергию ветра в механическую энергию.
Эту механическую энергию можно использовать для определенных действий (таких как измельчение риса или перекачивание воды), или генератор может преобразовывать механическую энергию в электрическую дома, на работе, в школах или на других объектах.
Прежде чем мы рассмотрим, как турбина вырабатывает электричество, было бы полезно узнать типы и компоненты турбины.
Типы ветряных турбин
Современные ветряные турбины делятся на две основные группы; ротор с горизонтальной осью, как у традиционных ветряных мельниц, используемых для перекачивания воды, и ротор с вертикальной осью, как у модели Дарье в стиле взбивания яиц, названной в честь ее французского изобретателя. Большинство крупных современных ветряных турбин — это турбины с горизонтальной осью.
Наиболее распространенным является ротор с горизонтальной осью, который обычно имеет три лопасти. Трехлопастные турбины работают «против ветра» (лопасти направлены против ветра).Турбину можно установить на суше или на берегу в огромных водоемах, таких как озера и океаны. Морская ветряная турбина — это новая технология, которой не хватает в большинстве стран; однако соответствующие энергетические ведомства стран круглосуточно работают над тем, чтобы сделать эту технологию доступной. Тем не менее, Соединенные Штаты недавно запустили свою первую морскую турбину.
Компоненты ветряной турбины
Ротор и лопасти ротора
Ротор — жизненно важный компонент турбины, потому что с помощью лопастей он отвечает за преобразование кинетической энергии ветра во вращательное механическое движение.Лопасти ротора обычно изготавливаются из углеродного волокна или пластика, армированного стекловолокном. Профиль лопатки турбины имитирует профиль крыла самолета.
Гондола (состоит из трансмиссии)
Гондола в значительной степени удерживает нервный центр турбины, который состоит из коробки передач, генератора, электронного оборудования, муфты и тормозов, а также других компонентов. Он должен быть соединен с башней через подшипник, чтобы он вращался в соответствии с направлением ветра.
Башня и фундамент
Чтобы гарантировать устойчивость турбины, фундамент строится с учетом плотности подстилающего грунта. Конструкция башни должна выдерживать вес лопастей ротора и гондолы. Он также должен быть способен поглощать огромные статические нагрузки, вызываемые постоянно меняющейся ветровой энергией.
Ветряк работает прямо противоположно вентилятору. В вентиляторе вырабатываемая электроэнергия используется для производства ветра.С другой стороны, турбины используют ветер для выработки электроэнергии.
Генератор вырабатывает электричество по тому же принципу, что и генератор вашего автомобиля (в зависимости от турбины). Мощная кинетическая энергия ветра вращает лопасти турбины, что в конечном итоге раскручивает вал, соединенный с генератором. Генератор использует вращательное движение вала для вращения ротора, который состоит из заряженных магнитов, расположенных напротив друг друга. Ротор также окружен петлями из медной проволоки.Магнитный ротор внутри генератора на высокоскоростном валу вращается внутри петель из медной проволоки, намотанной на железный сердечник. Вращающийся ротор создает «электромагнитную индукцию», поскольку он вращается внутри сердечника через катушки, которые производят электричество. Ветер также можно использовать в качестве механической энергии для выполнения таких задач, как измельчение зерна или перекачка воды в домах и коммерческих учреждениях.
Следующим этапом после выработки электроэнергии является распределение. Сгенерированное электричество должно проходить через трансформатор, чтобы повысить его напряжение и обеспечить его транспортировку на большие расстояния.Ток принимается блоками предохранителей и электростанциями, которые преобразуют его в гораздо более низкое напряжение, что позволяет безопасно использовать его в домах и коммерческих учреждениях.
Преимущества ветроэнергетики
Энергия ветра экологически чистая
Энергия ветра вырабатывает электричество без выбросов углекислого газа, который загрязняет окружающую среду и может изменить климат. Это чистый источник топлива, поскольку он производит электричество без опасных загрязнителей окружающей среды, которые образуются при сжигании угля, например серы и азота, что может привести к образованию ртути, кислотных дождей и многих других загрязняющих веществ.
Ветровая энергия относительно недорогая
Тот факт, что он является возобновляемым, делает его экономически эффективным источником энергии в современном мире. Стоимость энергии ветра обычно колеблется от 4 до 6 центов за киловатт / час. Однако это зависит от ветровых ресурсов и конкретного финансирования.
Энергия ветра позволила электричеству проникать в удаленные районы
Появление энергии ветра позволило обеспечить электроэнергией отдаленные районы, например, отдаленные сельские районы и горные районы, что привело к росту экономической активности.
Это стабильный и надежный источник электроэнергии
Ветры вызываются солнцем, нагревающим атмосферу, неровностями земной поверхности и вращением Земли. В идеале это означает, что пока дует ветер и светит солнце, производимая энергия будет постоянно использоваться для производства электроэнергии. В сочетании с солнечной электроэнергией энергия ветра является отличным ресурсом как для развитых, так и для развивающихся стран, гарантируя стабильный и надежный источник электроэнергии.
Ветровые турбины занимают меньше места
Средняя электростанция занимает намного больше места, чем ветряная турбина, то есть ее можно построить на существующей ферме или ранчо. Это большая победа для сельских жителей, потому что экономика находится на подъеме. Владельцы ранчо и фермеры могут продолжать работать на своих фермах, поскольку ветряная турбина занимает лишь часть фермы. Частные лица или организации, производящие турбины, также переводят платежи землевладельцам и владельцам ранчо, гарантируя им определенный доход.
Энергия ветра способствует созданию рабочих мест
Согласно отчету Wind Vision Report, только в 2014 году в ветроэнергетический сектор США было инвестировано более 8 миллиардов долларов прямых инвестиций. Это обеспечило более 73 000 рабочих мест в экономике. К 2050 году в том же отчете прогнозируется, что ветровая энергия сможет поддерживать более 600 000 рабочих мест в различных секторах.
Недостатки ветроэнергетики
Энергия ветра переменная
Не все районы идеально подходят для установки ветряных турбин.Режимы ветра меняются каждый день (не все дни ветреные). Из-за изменчивой природы энергии ветра на нее нельзя полагаться как на единственный источник энергии.
Ветровые турбины могут нарушать естественную красоту ландшафта и вызывать шумовое загрязнение
Большинство фермеров и владельцев ранчо могут сопротивляться установке турбин из-за опасений, что они могут повлиять на естественную эстетику окружающей среды. Хотя турбины оказывают гораздо меньшее воздействие на окружающую среду по сравнению с традиционными электростанциями, сохраняются опасения по поводу шума, производимого турбинами, и визуальных эффектов на ландшафте.Фактически, шум, исходящий от коммерческих турбин, можно приравнять к небольшому реактивному двигателю.
Лопатки турбины могут представлять большую опасность для местных видов птиц
За прошедшие годы было получено много сообщений о гибели птиц в результате удара вращающимися лопастями. Владельцы и производители ветряных турбин пытались смягчить проблему, правильно размещая турбины и используя технологические достижения. Несмотря на все эти усилия, гибель птиц все еще имеет место, что угрожает уничтожению некоторых видов птиц.
Начальная инфраструктура стоит дорого
Это факт, что замечательные ветряные станции расположены далеко от городов, где требуется больше всего электроэнергии. Помимо установки турбин, необходимо покрыть огромные расходы на распределение электроэнергии по городам.
Энергия ветра производит намного меньше электроэнергии по сравнению с электростанциями, работающими на ископаемом топливе. Хотя энергия ветра является чистым источником топлива, ископаемое топливо по-прежнему превосходит его по мощности производства электроэнергии.
Ветряные турбины, которые являются частью возобновляемой энергии, сыграли значительную роль в снижении нашей зависимости от ископаемого топлива, предлагая отличные решения для выработки электроэнергии. В некоторых странах энергия ветра производит более 20% электроэнергии.
Ученые прогнозируют, что этот процент увеличится в ближайшие годы, поскольку все больше и больше стран будут выделять часть своего бюджета на увеличение своей зависимости от этих возобновляемых источников энергии, тем самым снижая уровни загрязнения и глобального потепления.Все это часть борьбы за уменьшение изменения климата, вызванного глобальным потеплением, и уменьшение нашей зависимости от ископаемого топлива.