Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

 
 

Сайт электрика

Интересные факты, Спорные вопросы

Ветряная электростанция дома: благо или блажь?

Ветряная электростанция дома: благо или блажь?С использованием энергии ветра человечество знакомо с незапамятных времен. Когда-то неизвестный изобретатель приладил парус к неказистому плавучему средству, и с его помощью через столетия вся Земля была обследована пытливыми мореплавателями. Ветряные мельницы даже в наше время во многих странах исправно служат человеку.

Но сегодня использование ветра подразумевает, прежде всего, получение электроэнергии. Попытаемся разобраться, насколько это просто, дешево и удобно. Для тех, кто хочет сразу услышать итог, вывод: ветряная электроэнергия никогда не станет дешевле энергии, полученной из других источников: тепловых, атомных или гидроэлектростанций.

Поэтому заниматься ветряными электростанциями для дома имеет смысл только тем, у кого руки чешутся приспособить доставшийся «по случаю» готовый генератор, или энтузиастам экологически чистой энергии, фанатично желающим спасти планету от экологической катастрофы. Других причин использовать ветряную энергию при подведенном питании от внешних электрических сетей просто не придумаешь.

Ветряная электростанция домаДля начала немного сведений о возможностях использования энергии ветра. При воздействии ветра на лопасти турбины, эффективность отбора энергии (КПД) не может превышать 59%. Это значение получили в своих работах ряд ученых (Ланчестер, Бец, Жуковский) еще в 1920 г. С тех пор оно известно как «предел Беца».

Есть ли смысл считать КПД ветряного генератора, если он приводится в действие дармовым источником неограниченной мощности? Конечно, есть! Зная КПД преобразования, можно оценить необходимую мощность электростанции, а затем – насколько похудеет ваш кошелек после ее приобретения.

Предельная мощность, которую можно «отнять» у ветра, равна площади, на которую он воздействует (площадь обмаха пропеллера), умноженной на скорость ветра в кубе и на упомянутый выше КПД, равный 0,6. Выразив все величины в системе СИ, получим, что 1м2 турбины при скорости ветра 2 м/сек отбирает мощность аж ...4,8 Вт. При скорости ветра 8 м/сек (номинальная скорость большинства ветряных генераторов), отбор с единицы площади возрастет до 307 Вт.

Ветряные электростанцииТеперь информация к размышлению: реальный КПД для домашних установок нужно брать не более 0,3. Время работы ветряных электростанций при оптимальной скорости ветра колеблется от 10 до 15% в год в климатических условиях стран СНГ.

Поэтому полученную из формулы мощность ветряной электростанции необходимо увеличить еще в 4-5 раз. На практике рекомендуют устанавливать ветряную электростанцию, ориентируясь не столько на технические показатели, сколько на финансовые возможности, по принципу: «Чем больше, тем лучше». С мечтой установить мощную и, одновременно, компактную установку необходимо сразу расстаться. Одно другому противоречит в принципе.

Конструкция ветряной электростанции, в общем случае, состоит из генератора, выпрямительного устройства, аккумуляторной батареи и инвертора для преобразования напряжения в привычное значение 220В. Контроль и управление всеми блоками и элементами электростанции выполняет микропроцессорный контроллер или более простые логические схемы.

Изучая технические характеристики ветряных электростанций, предпочтение необходимо отдавать тем, у которых скорость начала движение ротора, начальная скорость зарядки аккумуляторов и скорость, при которой они выходят на рабочий режим, минимальны. Чем шире диапазон рабочих скоростей ветра, тем больше вероятность получить энергию. Стоимость в этом случае играет вторичную роль: зачем брать установку дешевле, если она в вашем регионе будет работать несколько дней в году?

Теперь пришло время прицениться к продукции фирм, предлагающих готовые комплекты оборудования. О самодельных ветряных электростанциях здесь вообще не будем говорить. Даже лучшие образцы промышленного изготовления имеют КПД не более 30%, а самодельные конструкции из подсобных материалов смогут производить разве что шум.

Все разнообразие конструкций ветряных генераторов можно свести к двум большим группам: с горизонтальным расположением ротора генератора и генераторы с ротором вертикального типа.

Горизонтальные генераторы флюгерного типа обладают более высоким КПД, меньшей материалоемкостью. Но требуют применения мачт большей высоты, имеют сложную механическую часть и неудобны в обслуживании. Станции вертикального типа менее экономичны, они имеют большую материалоемкость, но работают в большем диапазоне скоростей ветра и более компактны.

Ветряная электростанция дома

Рассмотрим по одному образцу из наиболее интересных представителей ветряных электростанций каждой группы. Наибольший интерес из электростанций с горизонтальным расположением ротора представляет безредукторный контурный генератор «Windtronics».

В нем аэродинамическое сопротивление снижено за счет особой конструкции турбины, в которой на концах лопастей закреплены сильные постоянные магниты, а по ободу смонтировано 68 статорных катушек. При таком решении ротор одновременно является и генератором электрической энергии. Специальные закрылки на лопастях позволяют турбине начать движение при скорости ветра 0,2 м/сек. На сегодня это значение является рекордным для генераторов.

При скорости 0,9 м/сек. турбина начинает вырабатывать электричество. Другие типы генераторов при этих значениях скорости ветра даже не могут сдвинуться с места. Вес изделия около 110 кг, диаметр 1,8 метра, уровень шумов – не более 35 дБ.

Ветряной генератор «Windtronics»
Ветряной генератор «Windtronics»

Благодаря жесткой конструкции, турбина выдерживает скорость ветра до 62,6 сек. Годовая производительность от 1500 до 2750 кВт/ч электроэнергии. Американской фирмой «Honeywell Wind Turbine» в комплекте с турбиной поставляется вся необходимая электроника, рассчитанная на подключение 2 генераторов или солнечной дополнительной панели. Серьезным и единственным недостатком ветряной электростанции является ее цена – 5750 долларов при номинальной мощности генератора всего 1,5 кВт.

Многообещающим представителем электростанций с генератором вертикального типа можно считать турбины «Eddy» компании «Urban Green Energy». Генераторы очень компактны, почти бесшумны и могут монтироваться даже в городских условиях. При весе генератора 95 кг он занимает площадь чуть больше 2,5 м2.

Турбину можно смонтировать за час, а служит она до 20 лет. Генератор выдерживает ветровые нагрузки до 193 км/час и вырабатывает, в зависимости от модификации, от 2000 до 4000 кВт/ч энергии в год. Главным недостатком является высокая начальная скорость ветра для турбины – 3,2 м/сек. Информации о стоимости генератора пока нет.

Ветряной генератор «Eddy»
Ветряной генератор «Eddy»

Оригинальная форма турбины, напоминающая лепестки розы, натолкнула архитекторов на идею создать электростанцию в виде дерева, на ветвях которого смонтировано от 3 до 12 турбин, Проект получил название «Power Flowers» - «цветочное дерево» и привлек широкое внимание общественности, создав неплохую рекламу генераторам «Eddy» и фирме UGE.

Ветряная электростанция «Power Flowers» с генераторами «Eddy»
Ветряная электростанция «Power Flowers» с генераторами «Eddy»

О различных конструкциях и моделях электростанций можно очень долго говорить, но объединяет их одно: очень высокая цена. Из анализа предложений фирм можно вывести некую удельную стоимость 1кВт мощности оборудования. Она составляет приблизительно 2000 долларов без монтажных работ. Добавив еще около 500 долларов на монтаж и наладку, мы получим усредненную величину затрат на оборудование, которое произведет вам 2000-3000кВт/ч электрической энергии за год.

По оценкам специалистов, электроэнергия, полученная от экологически чистых источников, дороже обычной в 3-4 раза. При использовании маломощных ветряных электростанций, стоимость энергии может на порядок (в 10 раз) превышать полученную из традиционных источников. Это связано с большими разовыми затратами на оборудование и работами по установке, наладке и обслуживанию ветряных электростанций.

Для того, что бы скрыть этот факт, часто используют утверждение, что с ростом цены на энергоносители экологически чистые источники станут рентабельными. При этом игнорируется то соображение, что с ростом расценок на энергию будет расти и стоимость оборудования, которое обладают значительной материалоемкостью. И перспектив к сокращению подобной «вилки» не предвидится даже в отдаленном будущем.

Если есть непреодолимое желание установить ветряную электростанцию, то сначала необходимо познакомиться с архивом сводок погоды за несколько последних лет в вашем регионе. Подобная информация сейчас доступна в сети и сразу прояснит реальные возможности по использованию ветровой энергии.


Сейчас самое время поделиться статьей и добавить ее в закладки!


Тематические разделы: Интересные факты, Спорные вопросы

Другие статьи:

  • Современные ветрогенераторы "готовятся" к приему ветра задолго до его поя ...
  • 5 необычных конструкций ветрогенераторов
  • Летающие ветряные электростанции Makani Power
  • Ветрогенераторы в России: как выбрать, смонтировать и избежать разочаровани ...
  • Альтернативные источники энергии
  • Система резервного питания для дома - особенности устройства и эксплуатации


  •  
      Комментарии:

    #1 написал: Игорь | [цитировать]

     
     

    В статье в примерах приведены только зарубежные разработки ветряных электростанций, которые по умолчанию будут очень дороги и, соответственно, экономически не выгодны. Но ведь существуют и отечественные ветряные электростанции, уже зарекомендовавшие себя с самой хорошей стороны. Они дешевле зарубежных аналогов в несколько раз при таких же технических характеристиках. Да и в целом, целесообразность использования энергии ветра в генерировании электроэнергии вопрос хоть и спорный в плане экономики, но актуальный как важная часть различных серьезных экологических проектов. А если использовать современные разработки отечественных изобретателей, то тут еще и экономика всего этого процесса становится не столь критическим параметром.

      Комментарии:

    #2 написал: Кирюха | [цитировать]

     
     

    Внимательно прочитав статью прихожу к выводу что и сама статья по ценности не тянет более чем на 30 процентов. Хотелось бы чтобы авторы прежде чем рекламировать готовые установки всё таки ещё раз задумались о простых, недорогих самоделках. Для изготовления такого самого простого устройства можно использовать двигатель от стеклоочистителей автомобиля, который вращает латунные резьбовые валы. Далее эти валы можно соединить с любым "агрегатом" который вы хотите автоматизировать дома. Например открытие ворот. Так что мощности такой ветровой турбины хватит на много домашних мелочей. А затраты минимальные. Главное золотые руки, немного желания и светлая голова.

      Комментарии:

    #3 написал: Сергей | [цитировать]

     
     

    Я понимаю, что вы энтузиасты ветроэнергетики ))))))) Но вам же русским языком рассказали, что главный недостаток энергии ветра в её малой концентрации (плотности потока) и с этим НИЧЕГО не поделаешь!!! Потому и приходится строить гигантские ВЭС и "ветровые плотины" при достаточно скромных показателях. Нет, конечно энергию ветра можно и даже нужно использовать, но не следует ожидать какой-то сверхэффективности! Особенно, если живёте в нормальном месте, где нет постоянных сильных ветров ( да в таких местах люди и не селятся, очень уж это некомфортно!).

      Комментарии:

    #4 написал: Олег | [цитировать]

     
     

    У меня стоит солнечная панелька мощностью 65 Вт. Самодельный ветрячок с генератором 750 Вт от Мосвича. Два аккумулятора мощностью 62 А.ч. каждый. И бесперебойник от компа который мне отдали по случаю его не пригодности (аки перестали брать зарядку от времени). На протяжении 2 лет, я пользуюсь именно этой энергией. К Чубайсовской сети подключена у меня стиральная машинка и по надобности подключаю опять же к Чубайсу эл.сварку инверторную Ресанта 190 А.
    Все остальное потребление, у меня автономное. Хололдильник, телевизор, одновременно горит порою по 9 лампочек 95 Вт вечерами. Телек выключается когда лишь спим. Комп забываем всегда выключать. Так что делайте, дерзайте и не слушайте пропагандистов приобретать электроэнергию по завышенным надутым ценам у спекулянтов.

      Комментарии:

    #5 написал: костянч | [цитировать]

     
     

    статейка явно проплаченная,"чубайсами"., мол,лохи! вам не под силу стать свободными от государства. Конечно,если каждый гражданин в сельской местности, захочет себе ветрячёк (для своих скромных нужд) - это ведь какой отток денег!!! Как там Козьма Прутков: зри в корень. А в Библии написано: корень всех зол - сребролюбие.

      Комментарии:

    #6 написал: telminov | [цитировать]

     
     

    О КПД ветряков. Именно этот вопрос, точнее незнание этого вопроса и порождает кучу небылиц и реально препятствует использованию энергии ветра везде, где только можно. Коэффициент полезного действия ветряков пытаются считать так же, как и у автомобилей. У авто это в итоге – эффективность преобразования бензина в движение. И чем больше движения при сжигании единицы объёма бензина, тем лучше. И КПД выше. Это понятно: бензин дорог и постоянно дорожает. И зря жечь его никому не охота. С ветром – другая система: ветер абсолютно бесплатный! Весь, сколько его дует! И сколько бы Вы ни преобразовали его в тепло или в электроэнергию – он весь Ваш! В виде чистой прибыли. Можно высчитать только затраты на постройку и материалы и узнать момент, когда он окупится. А считают его чисто математически – как коэффициент преобразования ветра в электроэнергию. Самые дешёвые генераторы – со списанной техники. Высокооборотные. Значит, скорость вращения ветряка должна быть максимальной по всем расчётам. А самые скоростные ветряки – пропеллерного типа. И шумные, и ломаются и с прочими своими недостатками. Но большинство фирм делают только их. Потому, что считают ветер бензином, на котором работают их установки. На самом деле – это заблуждение. Просто беда! По их расчётам низкооборотные ветряки делать невыгодно, потому что нужно делать мультипликатор для ускорения вращения вала ветряка и достижения высоких оборотов, нужных генератору на выработку тока. Вот и делают гудящие и ломающиеся пропеллеры. Купил у меня один знакомый такой ветряк аж с одной лопастью! Всё для скорости вращения. Гудел он жутко! Но не долго. Через три дня работы его скоростная лопасть отлетела, а за ней и хвост! Не рассчитана оказалась машинка на сибирские порывистые ветры. А это ещё над лесом было! Зато пока работал – тока много было! Если же исходить из того, что ветер дармовой, и пусть не весь в ток пойдёт, то выгоднее тихоходный ветряк сделать. И шуметь не будет, и работать долго, и током снабжать по более плавной схеме. А скорость на выходе любую сделать можно. Ещё и многоскоростную передачу с гоночных велосипедов поставить. Полуавтомат: при большом ветре можно менять передаточные числа и регулировать скорость вращения и подачу тока. Все свежие идеи требуют и свежих мыслей. И нестандартного подхода.

      Комментарии:

    #7 написал: Олег | [цитировать]

     
     

    Подскажите, кто знает, как автоматизировать увеличение и уменьшение нагрузки после инвертора ветрогенератора. Пока это делаю вручную.

      Комментарии:

    #8 написал: yan | [цитировать]

     
     

    Предлагаю новый способ электрогенерации, подробно на сайте  ЭКОГЕНЕРАЦИЯ.РФ

      Комментарии:

    #9 написал: Сява | [цитировать]

     
     

    Олег, поставь после генератора аккумулятор, а уж потом инвертор

      Комментарии:

    #10 написал: Albert | [цитировать]

     
     

    Получение энергии ветра  используя схему паруса ( лопасти ветряной турбины,

    есть различные виды формы паруса ) и погоней за ветром, напоминает анекдот -цивилизованный европеец спрашивает туземца, как вы питаетесь? А вот подует ветер и плоды упадут к нам. А если не подует? Ну, тогда неурожай!

    Есть одна идея в решении использования динамики  воздушной среды в следствии вращения Земли, разности температур и атмосферного давления по высотам, т.е. факторам определяющим горизонтальное и вертикальное движение воздушных потоков - возобновляемой энергии. Я создал рабочую схему управления воздушным потоком независимо от силы и розы ветров. Аэродинамическая электростанция АДЭС-ТРУБА, автономная, экологически чистая и безопасная в работе установка для выработки электроэнергии в любой точке Земли, в любое время года и суток. Не нуждается в каком либо топливе.

      Комментарии:

    #11 написал: Виталий Жуков | [цитировать]

     
     

    Почему у нас ветряки не прижились? Дело в том, что в России и странах бывшего Советского Союза ветров промышленной мощности и дующих постоянно – нет в принципе! Есть ветреные места, где дует сильно. Но ветер порывистый. Кроме того, весь наш ветер – рельефный, точнее – привязан к поверхности земли и от этого имеет различные завихрения. Дует не прямолинейно, а под разными углами, часто меняет курс и крайне порывист.

    Так мой знакомый поставил небольшой ветрячок с одной лопастью, фабрично сделанный, так через три дня эту лопасть оторвало, и хвост в придачу! Гудел он как старый пылесос и от ветра, и от торможения об воздух. Постоянно раскручивался, но работал всегда меньше минуты, затем так же резко тормозился и поворачивался. Работал в постоянном режиме раскручивания – торможения и поворота ветросистемы. Сломался. А работал в проектном режиме считанные секунды. Генератор мог только немного разогревать небольшой ТЭН. И даже при сильном ветре он выполнял 10-30% той работы, на которую был рассчитан. При этом гудел – на все сто! А гудел он больше всего при разгоне и торможении. При плотном потоке ветра он почти не слышен – работает чисто и без шума. Но это мне на него надо было стоять и смотреть около часа. В основном он занимался только разгоном и торможением и гудел.

    Вообще лопастные ветряки в принципе не применимы к надземным настильным ветрам. А других не было. Потому раньше не было и ветряков. Что можно делать в России и окрестностях? - Ветряные и водяные мельницы. Водяные – это понятно, плотину на ручье сделать. Ветряные – можно сделать из заднего моста грузовой или легковой машины и множества лопастей, объединив их в круг. Тихоходная система и ветер надо ждать, но она работает долго и муку мелет. - Для выработки электроэнергии лучше всего долговечные и тихоходные ветряки с вертикальной осью вращения. Специалисты недовольны их низким КПД и большой материалоёмкостью, но для частника это не принципиально, а ветер бесплатный и любая работа – уже приносит доход.

    Самое подходящее решение – это ветровые паруса. Они бывают разные, но работают при низких ветрах, средних и высоких. От шквальных ветров парусные ветряки не страдают. Они могут работать под разными углами к ветру, чего не могут лопастники. Можно и тормозную систему предусмотреть. Размер и мощность ветряков – любая. И можно иметь несколько в разных местах для зарядки аккумуляторов, или один большой. Для выработки сетевого напряжения и чтобы подавать его в сеть, нужна система аккумуляторов, инвертор и контроллер. Кроме всего, систему надо сертифицировать в энергосбыте, что нереально. Потому лучше энергию вырабатывать для себя. Паруса на ветроколесе треугольные с прогибом полотна по наибольшей стороне. Вот именно их производить и эксплуатировать выгодно, так как они имеют самые подходящие характеристики для утилизации наших ветров. Да и сами жители часто делают такие ветряки. Всю систему покупать дорого, можно взять только оригинальный генератор с инвертором, а остальное сделать самому. Дешевле выйдет. Сейчас бы многие на самодельных машинах ездили, да их на дорогу не пускают. А тут - пожалуйста! Что сделал, то и поставил. И пусть ток вырабатывает.

      Комментарии:

    #12 написал: Alex | [цитировать]

     
     

    Есть одна проблема, неизвестная автору: киловаттчас - это киловатт, умноженный на час, то есть квт*ч или квт х ч, а не киловатт в час, то есть деленный на час или квт/ч, как он пишет. То есть киловаттчас - это работа, или мощность умноженная на время. А=Р*h. А мощность, деленная на время - это нонсес какой-то, неизвестная до этого автора науке величина. Получается, перед нами новый Максвелл. Как говориться, нюанс, но этот нюанс выдает, что автор - профан в физике, как же тогда можно верить его статье?

      Комментарии:

    #13 написал: Алекс | [цитировать]

     
     

    По поводу автономности, моё отношение к ветрякам как к беспроводному интернету - главная проблема даже не малая производительность, а скорее нестабильность. Одно дело - 100 Мбит/с стабильно, и совсем другое дело 100 Мбит/с нестабильные, скачущие от 0 до 100. Электричество от электростанции - стабильное, да и более мощное, чем от вертяков. 

      Комментарии:

    #14 написал: Константин | [цитировать]

     
     

    Такую ерунду написали.. Мне чтобы подключить дом в 150м от линии нужно поставить три одностоечных столба один анкер (две стойки) и приделать "ногу" к запитывающему столбу итого шесть опор каждая по 4900руб купить 160м СИП 4х16 по 80 руб за метр и еще электроустановочной арматуры на 4,5 тысячи плюс счетчик с SIM картой за 6,5 тысяч и силовой щит (стоимость 5,5 тысяч)  (в ценах на конец 2015года) + работы (с бурилкой) столько же плюс проект и тп итого чтобы присоединить дом мне насчитали по минимуму 165 тысяч реблей. После этого буду платить каждый месяц 400-500 рублей. Однокиловатный ветрогенератор, с мачтой, инвертором и парой акков на 200Ач/12В будет стоить около 125 тысяч, и можно добавить к нему бензиновую эл станцию тысяч за 15 на 1кВт (для каких то работ и на всякий случай). Каждый может посмотреть таблицу потребляемой мощности электроприборов и посчитать сколько энергии ему надо,  а я плачу за месяц за 140кВт -160кВт (ст.машина без сушки, посудомойка, старенький холодильник, комп, 2 телевизора, освещение 2-х комнат, утюг  плюс прочая мелкая техника), то есть за день потребляю порядка 5кВт то есть в среднем ветрогенератор должен работать 8-16 часов в день - это реально. А еще реально заняться уменьшением энергопотребления.

    Добавление комментария
    Имя:*
    E-Mail:
    Комментарий:
    Введите код: *

    Электрика дома  | Электрообзоры  | Энергосбережение
    Секреты электрика | Источники света | Делимся опытом
    Домашняя автоматика | Электрика для начинающих
    Электромастерская | Электротехнические новинки

    Электрик Инфо - электротехника и электроника, домашняя автоматизация, статьи про устройство и ремонт домашней электропроводки, розетки и выключатели, провода и кабели, источники света, обзоры электротехнических новинок, интересные факты и многое другое для электриков и домашних мастеров.
    Copyright © 2008-2016 electrik.info
    Е-mail: electroby@mail.ru Сайт в Google+
    Вся информация на сайте Электрик Инфо предоставлена в ознакомительных и познавательных целях. За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет. Сайт может содержать материалы 12+
    Перепечатка материалов сайта запрещена.

    Полезное

    Светодиодные лампы и светильники IEK