Σήμερα, καθώς τα τιμολόγια ηλεκτρικής ενέργειας αυξάνονται και η επιθυμία των ανθρώπων να χτίσουν εξοχικές κατοικίες και εξοχικές κατοικίες μακριά από τον «πολιτισμό» αυξάνεται, πολλοί ιδιοκτήτες ιδιωτικών ακινήτων στρέφονται όλο και περισσότερο σε εναλλακτικές πηγές ενέργειας. Το φθηνότερο αυτή τη στιγμή είναι η αιολική ενέργεια. Για τη χρήση του, σχεδιάζονται ειδικές συσκευές. Περαιτέρω στο άρθρο, θα εξετάσουμε τι είναι μια ανεμογεννήτρια.
Ορολογία
Η γεννήτρια ηλεκτρικής ενέργειας ανεμόμυλος είναι μια συσκευή που μετατρέπει την κινητική ενέργεια της ροής του αέρα σε μηχανική. Αυτή η δύναμη ξεκινά την περιστροφή του ρότορα. Ως αποτέλεσμα της δουλειάς της, η μηχανική ενέργεια μετατρέπεται στη συνέχεια σε ηλεκτρική ενέργεια.
Βιομηχανική χρήση
Τέτοιες συσκευές κατασκευάζονται από μεγάλες ιδιωτικές ή δημόσιες εταιρείες ενέργειας. Συνήθως συνδυάζονται στα λεγόμενα δίκτυα. Το αποτέλεσμα είναι αιολικά πάρκα. Αυτά τα βιομηχανικά δίκτυα είναι διαφορετικάαπό πυρηνικά ή θερμικά λόγω της παντελούς απουσίας τόσο πρώτων υλών (καυσίμων) όσο και αποβλήτων. Προκειμένου η γεννήτρια αιολικού πάρκου να λειτουργεί χωρίς βλάβη, ο μέσος ετήσιος ρυθμός ροής αέρα πρέπει να είναι υψηλός. Η ισχύς των σύγχρονων συστημάτων μπορεί να φτάσει τα 7,5 MW.
Μερικές λειτουργικές δυσκολίες
Η βιομηχανική ανεμογεννήτρια τοποθετείται σε ειδικά προετοιμασμένο χώρο εντός επτά ή δέκα ημερών. Και η απόκτηση αδειών για την κατασκευή μιας δομής μπορεί να διαρκέσει περισσότερο από ένα χρόνο σε ορισμένες περιπτώσεις. Επιπλέον, χρειάζονται μακροχρόνιες μελέτες στον χώρο όπου θα πραγματοποιηθεί η εγκατάσταση ανεμογεννητριών. Τουλάχιστον κατά τη διάρκεια του έτους μελετάται η κατεύθυνση και η ταχύτητα των ροών του αέρα. Όλες αυτές οι δραστηριότητες αυξάνουν σημαντικά την περίοδο υλοποίησης των έργων.
Σύντομη ιστορική αναδρομή
Αξίζει να σημειωθεί ότι οι άνθρωποι άρχισαν να χρησιμοποιούν την αιολική ενέργεια στην αρχαιότητα. Ένα απλό παράδειγμα είναι ένα πανί. Οι ανεμόμυλοι κατασκευάζονταν ήδη 200 χρόνια πριν από την εποχή μας, και μετά την ανακάλυψη του ηλεκτρισμού, οι άνθρωποι άρχισαν να προσπαθούν να χρησιμοποιήσουν τη δύναμη των ρευμάτων αέρα για να τον αποκτήσουν. Μέχρι τη δεκαετία του '50 του προηγούμενου αιώνα, γίνονταν συνεχείς εργασίες για το σχεδιασμό και το σχεδιασμό νέου εξοπλισμού στη Σοβιετική Ένωση. Οι ανεμογεννήτριες έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως στη χώρα.
Πεδίο εφαρμογής
Η ανεμογεννήτρια μπορεί να χρησιμοποιηθεί απευθείας για τον προορισμό της ή μπορεί να εκτελέσει καθαρά διακοσμητικές λειτουργίες. Η προπέλα μπορεί να εξοπλιστεί με καστάνια και να βάλεισυσκευή σε οποιαδήποτε κατάλληλη θέση. Για βιομηχανικούς σκοπούς, μια ανεμογεννήτρια χρησιμοποιήθηκε νωρίτερα για την άλεση σιτηρών. Σήμερα, κατά κανόνα χρησιμοποιείται άλλος εξοπλισμός για αυτούς τους σκοπούς. Οι ανεμογεννήτριες χρησιμοποιούνται συχνά για το σπίτι. Οι κριτικές των ιδιοκτητών των προαστιακών ακινήτων μαρτυρούν την αποτελεσματικότητα ενός τέτοιου σχεδιασμού στη διαδικασία άντλησης νερού. Έτσι, σύμφωνα με ορισμένους χρήστες, η μονάδα είναι σε θέση να σηκώσει περίπου 30-50 λίτρα / ώρα από ένα πηγάδι ή πηγάδι. Τέτοιες γεννήτριες είναι πολύ σχετικές για την παροχή. Οι αιολικές κατασκευές είναι συχνά απαραίτητες όταν υπάρχουν διακοπές στην παροχή ρεύματος στο δίκτυο. Χρησιμοποιούνται επίσης για την εκκίνηση του συστήματος θέρμανσης. Ωστόσο, η ανεμογεννήτρια χρησιμοποιείται ευρέως για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.
Ταξινόμηση
Εάν κατέστη απαραίτητο να αγοράσετε μια ανεμογεννήτρια για μια ιδιωτική κατοικία, τότε θα πρέπει να μάθετε περισσότερα για τους τύπους αυτής της μονάδας και την αρχή λειτουργίας. Το σχέδιο μπορεί να είναι τύπου καρουζέλ. Σε αυτή την περίπτωση, έχει κατακόρυφο άξονα περιστροφής. Επίσης, το σχέδιο μπορεί να είναι φτερωτό. Αυτό σημαίνει ότι ο άξονας περιστροφής της μονάδας είναι οριζόντιος. Στη συνέχεια, εξετάστε κάθε τύπο ξεχωριστά.
Σχέδιο καρουζέλ
Μια τέτοια ανεμογεννήτρια έχει αναμφίβολα τα πλεονεκτήματά της. Κερδίζει γρήγορα πρόσφυση κατά τη διαδικασία αύξησης της ισχύος της ροής του αέρα. Στη συνέχεια, η ταχύτητα περιστροφής είναι σχεδόν στο ίδιο επίπεδο. Αυτό το σχέδιο παρακολουθεί ανεξάρτητα την κατεύθυνση του ανέμου. Αυτό σημαίνει ότι δεν χρειάζεται επιπλέονφωτιστικά. Η ανεμογεννήτρια τύπου καρουζέλ κινείται αργά. Αυτό επιτρέπει τη χρήση αρκετά απλών σχημάτων. Ταυτόχρονα, η χαμηλή ταχύτητα περιορίζει σημαντικά τη χρήση των κατασκευών. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι υπάρχει ανάγκη να χρησιμοποιηθούν επιπλέον κιβώτια ταχυτήτων. Οι πολλαπλασιαστές έχουν αρκετά χαμηλή απόδοση. Χωρίς κιβώτιο ταχυτήτων, η λειτουργία μιας ανεμογεννήτριας είναι σημαντικά πιο δύσκολη.
Σχέδιο φτερού
Τι είναι μια τέτοια γεννήτρια (άνεμος); Οι κριτικές πολλών χρηστών μιλούν υπέρ αυτού του σχεδιασμού. Η μονάδα τύπου πτερυγίου έχει πολλά πλεονεκτήματα σε σύγκριση με αυτά που περιγράφονται παραπάνω. Στα αναμφισβήτητα πλεονεκτήματα που έχει μια τέτοια ανεμογεννήτρια, οι χρήστες αποδίδουν μια αρκετά υψηλή ταχύτητα περιστροφής. Χάρη σε αυτό, δεν υπάρχει ανάγκη για πρόσθετη χρήση του πολλαπλασιαστή. Τα πτερύγια της δομής πτερυγίων πρέπει να βρίσκονται κάθετα στη ροή του αέρα, δηλαδή κάθετα. Για αυτό, χρησιμοποιείται ένας σταθεροποιητής. Ένα άλλο πλεονέκτημα που λένε οι χρήστες της γεννήτριας ανέμου με πτερύγια είναι η υψηλή απόδοση μετατροπής ενέργειας της ροής αέρα. Ταυτόχρονα, η ταχύτητα περιστροφής σε τέτοια σχέδια είναι αντιστρόφως ανάλογη με τον αριθμό των λεπίδων. Από αυτή την άποψη, οι μονάδες έχουν, κατά κανόνα, όχι περισσότερες από τρεις πτέρυγες. Η μεγάλη δημοτικότητα τέτοιων εγκαταστάσεων οφείλεται επίσης στην ευκολία κατασκευής των κατασκευών.
Κριτήρια επιλογής συσκευής
Πρώτα απ 'όλα, είναι απαραίτητο να προσδιοριστεί ακριβώς η μέση ταχύτητα καιτην προτιμώμενη κατεύθυνση ροής αέρα στο σημείο όπου θα λειτουργεί η μονάδα. Θα πρέπει να γνωρίζετε ορισμένες παραμέτρους. Άρα, η αρχική ταχύτητα με την οποία ξεκινά η περιστροφή των λεπίδων είναι 2 m/s. Η μονάδα επιτυγχάνει μέγιστη απόδοση με ροή 9-12 m/s. Η ισχύς της γεννήτριας εξαρτάται από τη διάμετρο της προπέλας και την ταχύτητα του ανέμου.
Λειτουργίες σχεδίασης
Τι αποτελείται από μια οικιακή ανεμογεννήτρια; Το ίδιο το σχέδιο περιλαμβάνει έναν τροχό με λεπίδες. Διαθέτει και κιβώτιο ταχυτήτων. Αυτός ο μηχανισμός έχει σχεδιαστεί για να μετατρέπει και να μεταδίδει ροπή. Επίσης στο σχέδιο υπάρχει ιστός. Η ίδια η συσκευή είναι εγκατεστημένη σε αυτό. Επίσης, η μονάδα είναι εξοπλισμένη με μπαταρία και μετατροπέα. Με τη βοήθεια του τελευταίου, το συνεχές ρεύμα μετατρέπεται σε ενεργό εναλλασσόμενο ρεύμα.
Συσκευή & Δίκτυο
Οι περισσότερες από τις μονάδες που υπάρχουν σήμερα λειτουργούν με κεντρική ή τοπική πηγή ηλεκτρικής ενέργειας. Για παράδειγμα, μπορεί να είναι μια γεννήτρια ντίζελ. Η ανάγκη χρήσης μιας πρόσθετης πηγής εξηγείται από την αστάθεια των ροών αέρα. Σε αυτήν την περίπτωση, το δίκτυο εκτελεί μια εργασία σταθεροποίησης. Υπάρχουν ορισμένες προϋποθέσεις για τη χρήση τέτοιων δομών. Ένα από τα κύρια είναι ότι η ισχύς του δικτύου πρέπει απαραίτητα να είναι μεγαλύτερη από αυτή μιας ανεμογεννήτριας, τουλάχιστον 1,8 φορές.
Αρχή λειτουργίας
Ισχυρά ρεύματα αέρα κινούν τα πτερύγια μιας ανεμογεννήτριας. Αρχίζουν να γυρίζουν. Η λαμβανόμενη ενέργεια μεταφέρεται στον πολλαπλασιαστή μέσω του ρότορα. πωςΕιπώθηκε παραπάνω ότι οι μονάδες μπορούν να λειτουργήσουν τόσο μεμονωμένα όσο και ομαδικά. Σε ορισμένα σχέδια, εγκαθίστανται πολλαπλασιαστές για τη βελτίωση της απόδοσης της συσκευής. Πρέπει να πούμε ότι δεν μπορούν όλοι να αγοράσουν μια τέτοια μονάδα. Από αυτή την άποψη, μερικοί άνθρωποι κατασκευάζουν ανεμογεννήτριες για το σπίτι τους με τα χέρια τους. Πώς να το κάνετε αυτό, θα εξετάσουμε περαιτέρω.
Τύπος μονάδας
Τι είναι οι ανεμογεννήτριες για το σπίτι; Υπάρχουν δύο τύποι συσκευών. Η πρώτη είναι μια οριζόντια και η δεύτερη είναι μια κατακόρυφη ανεμογεννήτρια. Ο τελευταίος σχεδιασμός, σύμφωνα με τους ίδιους τους χρήστες, είναι ευκολότερος στη συναρμολόγηση και την εγκατάσταση - η εξισορρόπηση της συσκευής είναι αρκετά εύκολη. Επιπλέον, αυτό το σύστημα έχει υψηλότερο συντελεστή αποτελεσματικής δράσης ανέμου. Όσο πιο ισχυρή είναι η συσκευή που επιλέγεται για συναρμολόγηση, τόσο μεγαλύτερο θα είναι το βάρος και η διάμετρος του τροχού. Αυτό, με τη σειρά του, θα κάνει την εξισορρόπηση και την εγκατάσταση πιο δύσκολη.
Στοιχεία
Πριν φτιάξετε μια ανεμογεννήτρια, θα πρέπει να προετοιμάσετε όλα τα απαραίτητα στοιχεία και λεπτομέρειες:
- Μπαταρία 12 V. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μια συσκευή αυτοκινήτου, αλλά είναι καλύτερα να αγοράσετε μια εναλλακτική. Μια τέτοια μπαταρία θα είναι ασφαλέστερη και πιο ανθεκτική.
- Γεννήτρια 12 V.
- Rotor 1,5-2 m.
- Μεταλλικό βαρέλι ή κάδος (μεγάλος). Είναι επιθυμητό να χρησιμοποιήσετε ένα δοχείο από αλουμίνιο ή ανοξείδωτο χάλυβα.
- Ρελέ φόρτισης μπαταρίας.
- Ρελέ για φόρτιση λαμπτήρων (για παράδειγμα αυτοκινήτου).
- Ημι-σφραγισμένος διακόπτης.
- κουτί διακλάδωσης.
- Βολτόμετρο. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το αυτοκίνητο.
- Άρτι, το ύψος του οποίου είναι από 2 έως 10 μέτρα. Μπορείτε επίσης να το φτιάξετε μόνοι σας. Αυτό θα απαιτήσει σωλήνες PVC και μεταλλικά μέρη για τη βάση.
- 4 μπουλόνια M6.
- Σύρματα.
- Ανοξείδωτο σύρμα ή σφιγκτήρες. Αυτά τα στοιχεία θα προσαρτηθούν στον ιστό.
Θα χρειαστείτε επίσης τα ακόλουθα εργαλεία:
- Cutters.
- Δράπανο και τρυπάνια.
- Screwdriver.
- Κλειδιά.
Στερέωση του ιστού
Πριν την τοποθέτησή του, είναι απαραίτητο να γεμίσετε το θεμέλιο σύμφωνα με τον όγκο της βάσης και τη διατομή του σωλήνα. Σε αυτή την περίπτωση, θα πρέπει να ληφθούν υπόψη οι ιδιότητες του κλίματος και του εδάφους. Η εγκατάσταση ιστού με ανεμογεννήτρια πραγματοποιείται αφού στερεοποιηθεί το κονίαμα (τουλάχιστον μία εβδομάδα μετά την έκχυση). Μπορείτε απλά να σκάψετε ένα κοντάρι στο έδαφος και να διορθώσετε τα καλώδια τύπου. Ωστόσο, αυτή η επιλογή είναι λιγότερο αξιόπιστη.
Rotor
Η διάμετρος επιλέγεται σύμφωνα με τη μέση ταχύτητα ανέμου. Κατασκευάζεται ένας ρότορας και ανακατασκευάζεται μια τροχαλία (ένας ειδικός τροχός τριβής με χείλος ή αυλάκωση γύρω από την περιφέρεια, σχεδιασμένος να μεταδίδει κίνηση σε ιμάντα μετάδοσης κίνησης ή σχοινί). Στην πραγματικότητα, με ταχύτητες ανέμου έως και 6-7 m/s, η ισχύς ενός στοιχείου 3 m θα είναι υψηλότερη.
Wings
Το βαρέλι χωρίζεται σε 4 ίσα μέρη. Για αυτό, χρησιμοποιείται μια μεζούρα και ένας δείκτης. Οι λεπίδες κόβονται με ψαλίδι για μέταλλο. Στη συνέχεια, τα φτερά στερεώνονται στην τροχαλία και στον πυθμένα. Ως συνδετήρεςχρησιμοποιούνται μπουλόνια. Οι θέσεις για αυτά θα πρέπει να μετρώνται με μεγάλη ακρίβεια, διαφορετικά στο μέλλον θα πρέπει συχνά να προσαρμόσετε την περιστροφή. Οι λεπίδες διπλώνουν απαλά, μέσα σε λογικά πλαίσια, για να αποτρέψουν περιττές ριπές στη ροή αέρα.
Συναρμολόγηση
Τα καλώδια συνδέονται στη γεννήτρια και το κύκλωμα συναρμολογείται στο κιβώτιο διακοπτών. Η μονάδα είναι στερεωμένη στον ιστό. Τα καλώδια είναι στερεωμένα στον πόλο και τη γεννήτρια. Στη συνέχεια, η μονάδα και, στη συνέχεια, η μπαταρία συνδέεται στο κύκλωμα. Με τη βοήθεια συρμάτων, η διατομή των οποίων είναι έως 2,5 kW, συνδέεται το φορτίο. Ανάλογα με τον βαθμό κάμψης των λεπίδων, ρυθμίζεται η ταχύτητα περιστροφής. Μια τέτοια μονάδα θα πρέπει να είναι αρκετή για να παρέχει ενέργεια για μια εξοχική κατοικία ή εξοχική κατοικία.
Αυξημένη παραγωγικότητα
Όταν ο ιστός ανυψωθεί στα 20-25 μέτρα, η ταχύτητα ροής αέρα θα αυξηθεί κατά 30%. Παράλληλα, η παραγωγή ενέργειας θα αυξηθεί επίσης έως και 1,5 φορές. Αυτή η επιλογή χρησιμοποιείται σε μειωμένη ταχύτητα ανέμου (έως 4 m/s). Με έναν ψηλό ιστό, η επιρροή των δέντρων και των κτιρίων θα εξαλειφθεί. Δείτε πώς να φτιάξετε τη δική σας ανεμογεννήτρια.
Βιομηχανική Ανάπτυξη
Σήμερα μπορείτε να αγοράσετε μια οικιακή ανεμογεννήτρια με λογικό κόστος. Αυτό μιλά για τη συνεχή και ενεργό ανάπτυξη αυτού του κλάδου. Αγοράζοντας ή συναρμολογώντας μόνοι σας την εγκατάσταση, μπορείτε να εξασφαλίσετε την ενεργειακή ανεξαρτησία του σπιτιού σας για αρκετό καιρό. Κατά κανόνα, μια μονάδα με ονομαστική ισχύ 1 kW είναι επαρκής για ένα μικρό κτίριο. Ταυτόχρονα, η ταχύτητα του ανέμου στην περιοχή λειτουργίας της συσκευήςπρέπει να είναι 8 m/s. Εάν δεν υπάρχει σταθερή ροή αέρα στην περιοχή ή είναι αδύναμη, η συσκευή μπορεί να εξοπλιστεί με γεννήτρια ντίζελ ή φωτοβολταϊκά στοιχεία. Στη Ρωσία σήμερα, σημειώνεται μόνο η εμφάνιση μιας τάσης εγκατάστασης ανεμογεννητριών. Μόνο λίγοι κατασκευαστές μονάδων χαμηλής ισχύος για οικιακές ανάγκες αντιπροσωπεύονται στην εγχώρια αγορά. Το κόστος των ανεμογεννητριών για 1 kW σε ένα πλήρες σετ ξεκινά από 35-40 χιλιάδες ρούβλια. Αυτές είναι τιμές πριν από δύο χρόνια. Δεν χρειάζεται να εκδώσετε πιστοποιητικό για την εγκατάσταση της συσκευής.
Μειονεκτήματα και πλεονεκτήματα της εκμετάλλευσης
Παρά τη συνεχή αύξηση των ενεργειακών τιμολογίων, το ίδιο το κόστος της ηλεκτρικής ενέργειας δεν είναι σε κανένα βαθμό σημαντική αξία στον κύριο όγκο των βιομηχανιών με άλλα κόστη. Για τον καταναλωτή σήμερα, η σταθερότητα και η ασφάλεια του εφοδιασμού είναι βασικοί παράγοντες. Οι κύριοι λόγοι που προκαλούν αύξηση του κόστους της ενέργειας για βιομηχανική χρήση, που λαμβάνεται από ανεμογεννήτριες, είναι:
- Η ανάγκη για αυτόνομη λειτουργία για κάποιο χρονικό διάστημα. Σε αυτές τις περιπτώσεις χρησιμοποιούνται μπαταρίες.
- Η ανάγκη για ηλεκτρική ενέργεια βιομηχανικής ποιότητας. Για αυτό χρησιμοποιείται ένας μετατροπέας.
- Η ανάγκη για συνεχή χρόνο λειτουργίας. Σε τέτοιες περιπτώσεις, χρησιμοποιούνται επιπλέον γεννήτριες ντίζελ.
Όσον αφορά τη χρήση συσκευών στην καθημερινή ζωή, τα μειονεκτήματα της λειτουργίας πρέπει να περιλαμβάνουν:
- Το υψηλό κόστος των μπαταριών. Αυτή είναιπερίπου το 25% της τιμής της ίδιας της συσκευής.
- Το σχετικά υψηλό κόστος του μετατροπέα.
- Για να διασφαλιστεί η αξιόπιστη παροχή ηλεκτρικής ενέργειας, σε ορισμένες περιπτώσεις χρησιμοποιείται γεννήτρια ντίζελ. Το κόστος του είναι συγκρίσιμο με την τιμή της ίδιας της συσκευής.
Ωστόσο, πρέπει να σημειωθεί ότι αυτοί οι παράγοντες χάνουν τη σημασία τους με ένα σύγχρονο UPS διπλής μετατροπής και ένα κοινό δίκτυο. Σήμερα, από οικονομική άποψη, είναι πιο σκόπιμο για βιομηχανικούς σκοπούς να λαμβάνετε με τη βοήθεια μιας ανεμογεννήτριας όχι ηλεκτρική ενέργεια, αλλά συνεχές ή εναλλασσόμενο ρεύμα. Στη συνέχεια, μετατρέπεται σε θερμότητα για ζεστό νερό και θέρμανση σπιτιού. Για αυτό, χρησιμοποιούνται θερμαντικά στοιχεία. Αυτό το σχέδιο έχει τα πλεονεκτήματά του. Συγκεκριμένα, σε αυτή την περίπτωση, ένας συνηθισμένος λέβητας με νερό μπορεί να λειτουργήσει ως συσσωρευτής ενέργειας, για την κατανάλωση θερμότητας δεν υπάρχουν τόσο αυστηρές απαιτήσεις για τη συνέχεια και την ποιότητα της παροχής.
