Vjetrogeneratori: pregled, načelo rada, dizajn i uređaj

17. 3. 2020.

Sustavi alternativne energije za dom postaju sve važniji kao razvoj električne pretvorbe. Praktično slobodna energija prirodnih fenomena danas se može pretvoriti u struju visoke kvalitete koja može napajati kućanske aparate. Najpopularniji koncept ove vrste je solarna energija, ali vjetroagregati imaju mnogo prednosti. Prije svega, energija proizvedena na ovaj način može biti dovoljna za održavanje privatne kuće. Drugo je pitanje kako tehnički provesti takvu stanicu.

vjetroagregati

Princip vjetroagregata

Za početak, kao rezultat neujednačenog zagrijavanja atmosfere od strane Sunca, formiraju se pokretni struje zraka - od zona visokog tlaka do zona niskog tlaka. U procesu nastaju zračne struje i vjetar, čija se energija može koristiti za različite namjene. Usput, najjednostavniji primjer generatora vjetrenjača je mlin - iako ne pretvara energiju, već ga odmah usmjerava u radnu struju.

Za produktivno korištenje suvremenih vjetroturbina potrebna je odgovarajuća brzina strujanja zraka. Na primjer, vjetar s brzinom od oko 5-6 m / s daje samo minimalan energetski učinak. Optimalna razina je 15-20 m / s. To je dovoljno za opskrbu vjetrom kućni generatori ali industrijske stanice zahtijevaju mnogo puta veću snagu. Vjetar utječe na radne dijelove generatora, čime se aktivira motor. Ona, pak, prenosi energiju na jedinicu pretvarača. Krajnji primatelj energije je baterija. Baterija akumulira energetski potencijal, dajući je potrošaču u obliku električne energije.

Opće uređenje postaja

Tradicionalni uređaj za vjetrenjače pretpostavlja postojanje agregata, drške s jarbolom (elementi unosa energije vjetra), pretvarača i baterije. Struktura modernijih stanica uključuje kontroler - upravljačku jedinicu vjetroagregata koja regulira projektiranje i parametre baterije.

Što se tiče elemenata napora ograde, oni su obično predstavljeni lopaticama koje su montirane na rotoru. Zbog rotacije generirajući motor stvara izmjeničnu struju. Nadalje, kroz pretvarač, sustav stvara napon u bateriji. Potonje djeluje kao veza između generatora vjetroturbina i potrošača.

Valja napomenuti da su vjetroagregati većinom autonomni uređaji. To znači da ne zahtijevaju napajanje treće strane. U svakom slučaju, baterija se napaja izravno iz energije primljene iz pretvarača. Međutim, u velikim industrijskim postrojenjima predviđeni su sustavi za slučaj nužde koji opskrbljuju infrastrukturu generatora energijom kada je lokalna energija nedovoljna.

Vrste dizajna

vjetroagregati za dom

U suvremenom dizajnu, vjetroturbine koriste jednu od dvije varijante motora - s horizontalnom i vertikalnom osi rotacije. Inače se nazivaju, odnosno, krilo i vrtuljak. Što se tiče horizontalnog uređaja, izgleda kao isti mlin, ali s manje noževa. Riječ je o vjetroelektranama u kojima je naglasak na aerodinamičkim karakteristikama. Prema stručnjacima, učinkovitost vjetrenjače ne ovisi o broju noževa, nego o njihovoj dužini i kvaliteti rotora. Stoga su vjetroturbine postavljene na krilima često opremljene samo s jednom ili dvije oštrice, čija duljina može doseći 100 m - naravno u velikim industrijskim postrojenjima.

Modeli vrtuljka su korisni jer ne ovise o tome smjer vjetra. U najjednostavnijim izvedbama osigurana je samo jedna oštrica u obliku vrpce, koja se vrti kroz stubasti štap. Stoga, vertikalni vjetroagregat, čak i pri malim brzinama protoka zraka, može generirati minimalne količine energije. S druge strane, za vrijeme jakih vjetrova takve konstrukcije su neprofitabilne iz razloga što se zbog suprotstavljenih sila spiralna traka sama usporava, ograničavajući njezine performanse.

Korištenje vjetroturbina

DIY generator vjetra

Uz svu atraktivnost vjetroagregata kao slobodnog izvora energije, njihov rad je povezan s nizom neekonomskih problema. Prije svega, ovo je nestalnost. Očigledno je da korisnik ne može na bilo koji način utjecati na snagu vjetra i može se samo nadati promjeni vremenskih uvjeta. Iz tog razloga se napajanje energijom u nuždi povezuje na velikim vjetroelektranama - samo u slučaju dugog odsustva dovoljnih snaga vjetra.

Isti aspekt je posljedica uvođenja pomoćne opreme u generatorski kompleks. Prisutnost baterije, pretvarača i rezervnog generatora je neophodna kako bi se stabilizirala snaga i isključili naponi, jer vjetar može biti potpuno odsutan i može proizvesti različite brzine kretanja.

I ovdje se već pojavljuje ekonomski aspekt, jer dobro opremljeni vjetrogeneratori u svakom slučaju zahtijevaju troškove održavanja. Ipak, budući da je energetska oprema optimizirana, taj problem postupno gubi dominantnu važnost, ostavljajući prilike za razvoj industrije.

Domaće vjetrenjače

Provedba vlastitog projekta vjetroagregata je sasvim moguća bez spajanja stručnjaka. Naravno, ako govorimo o domaćoj izradi, onda će projekt s izračunima snage i balansiranja biti predložak. Preporučuje se pokretanje takvih poduzeća s malim vjetroturbinama, čiji je energetski potencijal 10-20 vata. Takvi uređaji zahtijevaju minimalne troškove, ali će dati praktično iskustvo i jasnu ideju o tome kako se energija proizvodi. Zatim, kako struktura postaje složenija i njezina veličina raste, može se dobiti učinkovit generator vjetra za kuću. Svojim rukama ovaj se dizajn može sastaviti od gotovih tehničkih komponenti, sklopova i dijelova koji su dostupni na tržištu. Ispod je nekoliko opcija za sastavljanje domaćeg vjetrogeneratora.

vjetar generator za kuću to učiniti sami

Modeli motora

Najčešće se izrađuju kućni vjetroagregati DC motori, rade na niskim okretajima. Preporučljivo je fokusirati se na dizajn trajni magneti koji će osigurati napon od 80-100 W.

U takve svrhe često se upotrebljavaju generatori automobila, ali u takav dizajn treba uključiti i množitelj. To je zbog činjenice da je autogenerator sposoban osigurati dovoljan napon samo pri povišenim brzinama - s frekvencijom do 2500 o / min. Takvo opterećenje jednostavno nije dizajniran dom generator vjetra. Ruke će morati rekonstruirati elektranu, nadopuniti je neodimijskim magnetima u području rotora. Mogu biti potrebni precizni postupci okretanja, ali to ovisi o vrsti dizajna vjetroturbina.

Modeli rotora Savoniusa

domaći generator vjetra

To je koncept vertikalno-aksijalnog generatora, koji se temelji na tzv. Vrtuljku Savoniusovog rotora. Odmah moram reći da će vlastiti vjetroagregat tog tipa moći osigurati snagu od 20 vata. To nije dovoljno za napajanje kuće, ali za napajanje nekih uređaja je dovoljno. Radovi će koristiti aluminijske limove, cijevi i bateriju. Okvir vrtuljka s unutarnjim noževima izrađen je od ploča i cijevi. Može postojati 2-3 dijela, ovisno o volumenu materijala.

Kao pričvrsni elementi koriste se vijci i zakovice s kutovima. Ako uspijete vlastitim rukama napraviti generator vjetra na bazi Savonijevog rotora za napajanje 12-voltnih uređaja, imat će smisla povećati radnu strukturu prijemnika, a onda možemo govoriti o značajnim uštedama u opskrbi cijele kuće energijom.

Instalacijski radovi

kako napraviti generator vjetra

S konstruktivnog gledišta, vjetrenjača se sastoji od tri osnovne komponente - motora, prijemnika sile vjetra (lopatice) i baterije s pretvaračem. Naravno, drugi dijelovi mogu biti dodani u dizajn, ali za instalaciju, vrijedi razmotriti te čvorove kao osnovne. Kako je instalacija vjetroagregata iz različitih komponenti? Rad započinje s povezivanjem osovine motora s nosivom cijevi generatora. Cijev će biti jezgra cijele strukture. U početku bi trebalo napraviti nekoliko rupa na oba kraja, što će olakšati ugradnju.

U sljedećem koraku, jarbol je montiran s rotorom. Mora biti čvrsto zavarena ili pričvršćena posebnim nosačima. Zatim slijedi drugo pitanje - kako napraviti generator vjetra fizički izdržati jake zračne struje? Ta sposobnost će u velikoj mjeri ovisiti o temeljima na koje je cijev integrirana. Preporučljivo je postaviti betonsku platformu s nekoliko slojeva armature.

zaključak

vertikalni vjetar generator

Do sada su entuzijasti koji eksperimentiraju sa sličnim izvorima energije uglavnom vođeni amaterskim interesom. U praksi, vjetroelektrane samo u izoliranim slučajevima dokazuju se kao financijski povoljna oprema. Naravno, princip proizvodnje energije vjetra djeluje i daje koristi. No, u vrlo malom postotku slučajeva provodi se punopravno stambeno zbrinjavanje na račun takvih stanica. Unatoč tome, tehnološki razvoj komponenti generatora potiče optimizam u uspjehu razvoja ovog energetskog segmenta.