Ветрогенератор для частного дома виды как выбрать обзор лучших вариантов

Ветрогенератор для частного дома: виды, устройство и обзор популярных моделей

В нашей стране ветряки уже не являются экзотикой, потому что многие сейчас их используют в качестве экологического и бесплатного источника получения электричества. Постоянное движение воздушных масс над землей несет в себе огромное количество энергии, которую сегодня успешно используют в промышленных ветряных турбинах и небольших ветряных агрегатах, рассчитанных на индивидуальное использование.

В данном материале мы поможем вам подобрать и грамотно установить ветряной электрогенератор на своем приусадебном участке. При этом подробно опишем правила монтажа и эксплуатации небольших моделей. Для удобства в статье перечислены наиболее популярные производители и модели ветряков.

Конструкция и принцип работы ветряка

Ветряные электрогенераторы – это очень сложная техника, позволяющая преобразовывать силу ветра в электроэнергию. Данные автономные источники электричества являются идеальным выбором для индивидуальных домов, ферм и мелких организаций.

Стандартный мини-ветряк состоит из таких элементов:

  1. Лопасти для восприятия силы ветра.
  2. Электрогенератор для преобразования силы ветра в электроэнергию.
  3. Контроллер для автоматизации работы ветряка. Следит за состоянием аккумуляторных батарей, а также распределяет электричество между различным электрооборудованием.
  4. Накопитель. Это аккумуляторы, позволяющие сохранять сгенерированное ветряком электричество.
  5. Инвертор — позволяет привести рабочие характеристики вырабатываемого электричества в норму, чтобы можно было его использовать в домашней электросети.
  6. Мачта. Опора устройства, позволяющая размещать и удерживать всю конструкцию на определенной высоте. Мачты могут быть свободностоящими (растяжки не используются), жёстко зафиксированными или поворотными (крепятся за счет растяжек). Последние можно опускать и поднимать для техобслуживания и ремонта.

В процессе рабаты устройства электричество напрямую к потребителю не идет, потому что оно должно пройти сначала через преобразователь для достижения рабочих параметров домашней сети (тип тока, напряжение, сила тока и т. д.).

В электрической схеме после генератора ставят контроллер, преобразующий переменный ток в постоянный, для хранения сгенерированной энергии в аккумуляторах. В последующем ток из них поступает в инвертор, где он трансформируется в переменный, а затем направляется в домашнюю электросеть.

Подобная схема позволяет эффективно сохранять (аккумулировать) сгенерированное ранее электричество при отсутствии энергопотребления.

Ветрогенератор для частного дома: виды, устройство и обзор популярных моделей

Совместно с таким генератором разрешается использовать солнечные модули, твердотопливные и жидкотопливные электрогенераторы.

Если использовать одновременно несколько способов генерации электроэнергии, то в схему необходимо включать автоматический выключатель (ABP). Позволяет после отключения одного источника генерации электричества включать резервный.

В ветряках используют разные по конструкции роторы. У них есть свои плюсы и минусы, различия по функционалу и эффективности. Сейчас существует большое количество автономных электросистем, способные нормально функционировать за счет ветров разной силы.

Типы ветряных электрогенераторов

По типу потребления эти генераторы бывают автономными и сетевыми. Первые позволяют обеспечивать электричеством удалённые от централизованных электросетей дома.

Вторые соединяются в одну сеть (может состоять из нескольких десятков и сотен аппаратов), которая снабжает электричеством централизованную районную, городскую и т.д. сеть энергопотребления.

Мощность первых устройств в редких случаях более 75 кВт, а вторых (сетевых) как минимум 100 кВт.

По типу конструкции ветряки бывают:

  • с вертикальной вращающейся осью;
  • с горизонтальной вращающейся осью.

Это позволяет эксплуатировать данные агрегаты в разных условиях, но более распространенными являются последние модели. Они функционируют как простые флюгеры, соответственно обладают похожим строением.

Эти устройства имеют большой КПД (порядка 40%), простую регулировку мощности и низкую стоимость, но при этом очень шумные и образуют вибрацию. Кроме того, их требуется направлять точно на ветер.

Модели с вертикальной вращающейся осью отличаются компактными размерами, при этом на них меньше воздействуют неблагоприятные природные факторы.

Ветрогенератор для частного дома: виды, устройство и обзор популярных моделей

Такие устройства работают даже за счет очень слабого ветра, вне зависимости от его направления.

Правда у них имеется значительный недостаток – КПД подобных установок всего 15%. Да и стоят они больше, по сравнению с моделями, в которых используется горизонтально вращающаяся ось.

Ветряные генераторы отличаются еще вот чем:

  • числом лопастей – бывают установки с двумя и тремя лопастями, можно найти и многолопастные модели;
  • материалами изготовления рабочих органов и устройств;
  • регулируемым или постоянным шагом винта.

Многолопастные модели вращаются от слабого ветра, а для нормальной работы двух- и трёхлопастных моделей требуется мощный ветер. Каждая дополнительно установленная лопасть увеличивает общее сопротивление вращающегося колеса, поэтому труднее достичь требуемых для нормальной работы электрогенератора оборотов.

В зависимости от материала изготовления лопастей для ветряка, могут появиться определенные проблемы в его работе. Более парусные лопасти легче изготавливать, соответственно стоят они меньше.

Если же требуется, чтобы ветряная турбина стабильно работала и обеспечивала электричеством сеть дома и приусадебного участка, то стоит покупать ветряки с железными или пластиковыми лопастями.

Что касается шага винта, то тут тоже все сложно. С помощью регулируемого шага удается существенно увеличить диапазон воспринимаемой лопастями силы ветра. Это позволяет практически постоянно нормально работать ветряному электрогенератору, что является огромным плюсом. Но при этом данный механизм уменьшает надёжность ветряка и делает более тяжелым рабочее ветряное колесо, в итоге усложняется эксплуатация агрегата.

Целесообразность использования ветрогенератора

Небольшие ветряные генераторы все чаще используют в качестве альтернативных источников электричества, причем с их помощью удается достичь значительной экономии.

Такие ветряки чаще всего ставят в удаленных от центральных электросетей частных домах.

Однако не во всех климатических зонах можно постоянно использовать ветряные турбины. Для нормальной работы подобного генератора в течение срока службы, климат в вашей местности обязан отвечать указанным в его техническим паспорте требованиям.

Средняя годовая скорость ветра должна составлять 4,5-5 м/с. Только при соблюдении этого условия использовать ветряк будет экономически выгодно.

Информацию по среднегодовой скорости ветра в вашем районе можно узнать с помощью карты ветров. Более точные данные можно получить с помощью анемометра и устройства, считывающего сигналы. При этом измерительные устройства требуется размещать как можно выше, чтобы стоящие рядом с ветряком строения и деревья не влияли на полученные показания.

Если вы захотели поставить небольшой ветряной электрогенератор возле своего дома, то нужно заранее подумать о месте его монтажа. При этом требуется учесть, чтобы ветер беспрепятственно проходил в этом месте (на его пути не должно быть препятствий).

Более подходящим местом для размещения ветряка будет вершина холма, потому что воздушные массы в этом месте уплотняются, в результате увеличивается атмосферное давление и скорость ветра. Еще более подходящим местом является берег моря, тундра и степь.

Все препятствия в радиусе 250 м влияют на работу установки. Для большого КПД требуется расположить ось ветряка выше данных препятствий на 4-5 м.

Ветрогенератор для частного дома: виды, устройство и обзор популярных моделей

Правила выбора

К выбору ветрогенератора необходимо подходить с особой ответственностью.

Требуется заранее подготовить такую информацию:

  1. Рассчитать минимальное и максимальное количество электроэнергии, требуемое для нормальной жизни семьи в доме.
  2. Узнать среднегодовую скорость ветра в вашем районе проживания, чтобы иметь представление о периодах, когда генератор не будет работать.
  3. Учесть климатические условия в вашем регионе. Если зимой в вашем районе сильные морозы, то использовать его в это время не получиться.
  4. Выяснить уровень шума работающего генератора.
  5. Технические параметры установок разных брендов для анализа и сравнения.

Подбирают комплектующие для ветрогенератора с учетом минимальной и номинальной мощности. Обращать внимание требуется и на тот факт, что мощность ветряка зависит от размеров рабочего колеса и длины лопастей. При увеличении размера лопастей в 2 раза агрегат при такой же силе ветра сгенерирует в 4 раза больше электроэнергии.

Важным аспектом выбора является и ёмкость аккумуляторов. Во время безветренной погоды в них должно быть находиться столько электроэнергии, чтобы до появления ветра в вашем доме постоянно было электричество.

Маломощные ветряки с небольшими мачтами разрешается устанавливать собственноручно. При этом опору ветряка необходимо устанавливать на прочный железобетонный фундамент. Для повышения устойчивости ветрогенератора его фиксируют с помощью 3-4 растяжек.

Ветрогенератор для частного дома: виды, устройство и обзор популярных моделей

Приблизительная стоимость и окупаемость ветряков

Ветряные генераторы с каждым днем становятся все более популярными. Они используются для обеспечения электричеством коттеджей, которым ежедневно необходимо большое количество электроэнергии.

Целесообразно использовать данные агрегаты и в местах, где нет центрального электроснабжение или же ток подается периодически с перебоями.

Во всех этих случаях позволят решить проблему ветрогенераторы, использование которых выгодно следующим:

  • генерация электричества за счет силы ветра позволяет сделать его практически бесплатным;
  • ветряные турбины экологические безопасны. Не требуется сырье в виде топлива, поэтому в процессе генерации электричества не образуются вредные отходы;
  • не сильно изнашиваются рабочие элементы (в частности, вращающиеся);
  • большой срок службы – 25-30 лет;
  • не требуется постоянно следить за работой ветрогенератора.

К минусам относят непредсказуемость направления и скорости ветра. Для уменьшения потерь, требуется дублировать источник энергии и использовать еще один буфер для сохранения сгенерированной энергии. Кроме того, крутящееся ветряное колесо несет угрозу для пролетающих возле него птиц и летательных аппаратов.

Ещё одним значимым недостатком ветряных электрогенераторов является большая цена. Такие громоздкие установки делают из дорогих материалов, а для полноценной работы им требуется эффективный контроллер, емкостные аккумуляторы и качественные инверторы.

Нужно сказать, что отечественные бытовые ветрогенераторы и китайские модели стоят существенно меньше европейских. Цена отечественных ветрогенераторов с вертикальным расположением оси и минимальной мощностью до 2 кВт составляет всего 1300-2500$.

Ветрогенератор для частного дома: виды, устройство и обзор популярных моделей

Правда при такой стоимости в комплектацию включается только генератор с лопастями. Остальное электрооборудование докупается дополнительно или собирается самостоятельно. Полнокомплектные модели стоят больше приблизительно на 40-50%, но в этом случае не потребуется покупать дополнительное электрооборудование.

Ветряки мощностью 3 — 7 кВт стоят существенно больше. С требуемым электрооборудованием они обойдутся вам примерно в 5000-12000$, что довольно дорого по меркам наших средних зарплат.

Даже когда имеются проблемы с электроснабжением, ветряной генератор целесообразно использовать не во всех случаях. Проще установить систему бесперебойного электропитания на базе промышленных аккумуляторных батарей, совмещенных с ИБП. Устанавливать ветроэнергетический агрегат нужно в тех случаях, когда рядом нет центрального энергоснабжения. Срок окупаемости в таком случае составит примерно 25 лет, что согласитесь достаточно долго.

Обзор зарекомендовавших себя производителей и лучших ветряков

На рынке РФ сегодня можно найти надёжные и недорогие российские ветряки и более функциональные модели иностранных компаний. В процессе выбора ветрогенератора для собственного дома, необходимо сопоставить технические параметры нескольких устройств, чтобы понять преимущества и недостатки некоторых моделей.

Ветрогенератор Condor Home (РФ)

Устройства этого производителя обладают мощностью 0,5-5 кВт. Они используются в качестве основного источника электроэнергии или дополнительного, при этом приспособлены для работы в суровых зимних условиях РФ. Вырабатывают электричество при очень тихом ветре, поэтому в доме будет всегда качественное электроснабжение.

В зависимости от модификации, корпус устройства может изготавливаться из высокопрочного пластика или алюминия, а лопасти в основном делают из стеклопластика. В них предусмотрена двойная технология торможения. Мачта устройства высотой 8-12 метров крепится за счет фундамента и растяжек.

В стандартную комплектацию включается:

  • мачта;
  • растяжки и другие элементы крепления;
  • электрогенератор;
  • ротор и лопасти;
  • контроллер заряда.

Ветряк Falcon Euro (РФ)

Эти вертикально-осевые ветрогенераторы отличаются мощностью 1-15 кВт. Используются в качестве основного или резервного источника питания для удалённых от централизованных ЛЭП дач и домов. Могут работать совместно с солнечными батареями и твердотопливными и жидкотопливными электрогенераторами.

Данные модели оборудуются постоянными магнитами для пуска генератора. Для работы аппарата требуется ветер скоростью всего 1,5 м/с, при этом его номинальная скорость должна составлять – 11 м/с. Аэродинамическая система торможения позволяет быстро ограничить частоту вращения рабочего колеса. Срок службы 20 лет, при трехлетней заводской гарантии.

В стандартную комплектацию ветряка Falcon Euro входит: ветряное колесо, электрогенератор и контроллер, мачта и крепежные элементы. Соответственно инвертор и аккумуляторы нужно покупать дополнительно.

Ветряки Sokol Air Vertical (РФ)

Небольшие ветряные устройства этой марки способны обеспечить качественным электроснабжением мелкие организации и практически любые индивидуальные дома. Для бытовой эксплуатации производят модели SAV мощностью 0,5-15 кВт.

Они отличаются высокой эффективностью даже при очень слабой скорости ветра. Температура эксплуатации такого устройства от -50 C до +50 C, что идеально подходит для эксплуатации в нашей стране.

Генерация электричества этими устройствами не зависит от направления движения ветра. Модели с вертикальными осями работают автоматически, поэтому не требуется постоянно следить за их рабочими параметрами. В их конструкции используется электромагнитная и аэродинамическая технология торможения, поэтому удается быстро ограничить частоту вращения ветряного колеса.

В них используется многополюсной трехфазный генератор для возбуждения которого применяют постоянные магниты.

В стандартную комплектацию ветряка входит: генератор с контроллером заряда аккумуляторных батарей, несущая мачта, растяжки и другие монтажные элементы. Инвертор и аккумуляторы покупаются дополнительно.

Ветрогенератор для частного дома: виды, устройство и обзор популярных моделей

Ветряные электрогенераторы Energy Wind (РФ)

Можно приобрести универсальные одно- и трёхлопастные агрегаты мощностью 1-10 кВт. Они идеально подходят для автономного энергоснабжения домов, дач и коттеджей.

В устройствах этого бренда используются высокопрочные лопасти из стекловолокна и надёжный электрогенератор. Они отличаются горизонтально расположенной вращающейся осью. Нормально эксплуатируются при температуре воздуха от -40 до +40С.

Минимальная скорость ветра – 2 м/с, при некоторых конфигурации лопастей – 3 м/с, высота размещения вращающегося колеса – 8-20 м. Срок службы 25 лет, при трехлетней гарантии производителя.

Базовая комплектация ветрогенератора это бренда включает в себя генератор, лопасти и элементы крепления. Мачту, контроллер, инвертор и аккумуляторы для сохранения сгенерированной энергии покупаются отдельно.

Устройства Altek EW (Китай)

В этих ветряных турбинах используется горизонтально вращающаяся ось. Отличаются мощностью 1-10 кВт, поэтому подходят для электроснабжения домов и дач.

Обшивку устройств Altek EW делают из алюминия, что значительно уменьшает вес всей конструкции и упрощает монтаж. Рабочие железные части электрогенератора покрывают кремнием, что повышает их термостойкость.

Лопасти делают из пластика. Скорость ветра для пуска этих устройств составляет всего 2,5 м/с, а номинальная – 12 м/с.

В перечень стандартной комплектации входит: лопасти, электрогенератор и контроллер. Другие необходимые для работы установки элементы покупаются дополнительно.

Ветрогенератор для частного дома: виды, устройство и обзор популярных моделей

Выводы

Даже сейчас технология изготовления ветряных электрогенераторов несовершенна, поэтому ее постоянно усовершенствуют ученые и инженеры. Возможности и длительные перспективы такого альтернативного способа получения электричества (практически бесплатного) позволяют человечеству с оптимизмом смотреть в будущее.

Небольшие ветряки позволяют решить проблему с энергоснабжением частных домов и частично в региональном масштабе.

Ветряк для частного дома — деньги на ветер. Весь расклад по цифрам в рублях и киловаттах.

ветрогенераторы недостатки

Вопрос ветроэнергетики в наше инновационное время интересует очень многих. Те, кто хоть раз посещал Европейские страны на своем авто, наверняка видели огромные ветропарки.
Сотни генераторов встречаются по пути.

Наблюдая такую картину, многие начинают верить, что получение эл.энергии при помощи ветра, весьма перспективное и выгодное занятие. Мудрые европейцы ошибаться то не могут.

При этом, почему-то игнорируется факт, что в других местах той же Европы, подобных ветроэлектростанций практически нет. С чего бы это?
Вот именно об этом, когда, где и как ветряки использовать выгодно, а когда нет, и пойдет речь в статье.

автономность от электроэнергии с помощью ветрогенератора

Наверняка после очередного подорожания электроэнергии, вы задумывались об установке у себя на участке ветрогенератора. Тем самым, обеспечив если не всю, то большую часть своих потребностей в электричестве.

Некоторые даже подумывают таким образом стать независимыми от электросетей. Насколько это реально и возможно? К сожалению, для 90% владельцев частных домов, эти мечты так и останутся мечтами.

скорости ветра по регионам в России при выборе ветряка

К сожалению, в нашей стране не так много регионов, где скорость ветра находится хотя бы на уровне 5-7 метров в секунду. Берутся данные в среднем за год. В подавляющем большинстве широт, пригодных для проживания, эта самая скорость равняется максимум 2-4 м/с.

таблица работы и выработки электричества от ветрогенератора

Это говорит о том, что ваша ветроустановка большую часть времени, элементарно не будет работать. Для стабильной выработки электричества, ей нужен ветер около 10 м/с.

Если в вашем районе ветер 7м/с, то генератор будет работать максимум на 50% от своего номинала. А если всего 2м/с, то и вовсе на 5%.

Фактически за час, 2квт генератор подарит вам не более 100Вт.

установка ветряка на большую высоту

Еще вы столкнетесь с другой проблемой ветра, о которой умалчивают производители. Около земли, его скорость гораздо меньше чем наверху, там где ставятся промышленные установки высотой 25-30м.

Вы же свой агрегат будете монтировать максимум на десяти метрах. Поэтому даже не ориентируйтесь на таблицы ветров с разных сайтов. Эти данные вам не подходят.

турбулентность и завихрения на склонах при монтаже ветроустановки

Производители скромно умалчивают, что для их карт ветроресурсов, замеры производятся на высоте от 50 до 70 метров! К тому же там не учтены данные по турбулентности, завихрениям.

молниезащита ветрогенераторов

Попробуете задрать повыше чем 10м, обязательно задумаетесь о молниезащите. Наэлектризованные трением воздуха лопасти, очень вкусная приманка для разрядов!

К тому же, почему-то все беспокоятся только о таком параметре, как скорость ветра, и при этом забывают про его плотность или давление. А разница для энергетики весьма существенная. Зависимость выработки электроэнергии от давления ветра непропорциональная.

карта ветров по давлению ветра

Кроме того, есть определенное лукавство в указанных технических характеристиках генераторов.

Верить им конечно можно, но только для идеальных условий. Потому что:

  • и в ламинарном потоке при неизменном направлении и повышенной плотности

замер скорости ветра анемометром на дачном участке перед установкой ветрогенератора

У вас же на дачном участке скорость ветра может быть такой, что не получится и вал прокрутить, не то что вырабатывать энергию.

в какие месяца сильнее всего ветер

И это весной или осенью. Именно в этот период происходят наиболее активные перемещения воздушных масс.

ротор генератора в окружении неодимовых магнитов на ветрогенераторе

Не забывайте, что ветряк работает не в режиме холостого хода вертушки, а должен раскрутить ротор генератора в окружении неодимовых магнитов.

схема АВР на 2 и 3 ввода с запуском генератора

И это только до тех пор, пока электрический потенциал ветряка ниже напряжения АКБ. При достижении напряжения достаточного для начала заряда, аккумулятор превращается в нагрузку.

повышающий редуктор для вертикального ветряка

Если применить тихоходные конструкции с вертикальной осью вращения, то здесь уже присутствует повышающий редуктор. Вы пытались раскрутить повышающий редуктор? Такая конструкция усложняется, увеличивается вес, парусность, стоимость.

Даже на маяках Северного флота, учитывая там постоянные ветра и полярную ночь, специалисты предпочитают использовать солнечные батареи. На вопрос почему так, отвечают по-простому – проблем меньше!

из чего состоит большой ветрогенератор

Большие промышленные ветротурбины могут передавать энергию напрямую в сеть, минуя всякие аккумуляторы.

система питания дома от ветрогенератора

А вот вы без них обойтись никак не сможете. Без АКБ не будет работать ни телевизор, ни холодильник. Даже освещение будет светить урывками, в зависимости от порывов ветра.

АКБ для ветряка в частном доме

При этом за 12-15 лет работы генератора, вы обязаны будете сменить 3-4 комплекта АКБ, тем самым вдвое увеличив свои начальные расходы. Причем мы берем чуть ли не идеальный вариант, когда аккумуляторы будут разряжаться не больше половины от своей емкости.

Конечно вы можете купить дешевые модели АКБ, но затраты от этого не станут меньше. Просто поход в магазин за новыми батареями будет осуществлен не 4 раза, а уже 8.

где лучше установить ветрогенератор

Еще о чем стоит серьезно задуматься – это наличие свободного места. Причем по площади оно может уходить на 100 и более метров в каждую сторону от мачты.

Ветер должен свободно гулять по лопастям, и без помех их достигать со всех сторон. Получается, что вы должны проживать либо в степи, либо возле моря (лучше непосредственно на его берегу).

идеальное место для установки ветряка

Идеальное место будет на вершине холма. Где с позиции аэродинамики, воздушный поток уплотняется с соответствующим увеличением скорости и давления ветра.

влияние деревьев леса на работу ветряка для дома

О соседях рядом забудьте. Их сады и двух-трехэтажные особняки, здорово “попьют вашу кровушку”, каждый раз перекрывая попутный ветерок. Также как и соседние лесопосадки.

как расположить несколько ветряков друг за другом

Те же самые промышленные ветряки, не располагают непосредственно друг за другом, а монтируют их по диагонали. Каждый последующий, не должен закрывать предыдущий.

готовый комплект ветряка для дачи

4-я причина – высокая цена. Не ведитесь на цены продавцов в прайс листах. В них никогда не показывается реальная стоимость всего необходимого оборудования.
Поэтому цены всегда умножайте на 2, даже при выборе так называемых готовых комплектов.

обслуживание и ремонт ветрогенератора на высоте

Но и это еще не все. Не забудьте про эксплуатационные расходы, доходящие до 70% от стоимости ветряков. Попробуйте поремонтировать генератор на высоте, либо каждый раз демонтировать и разбирать-собирать мачту.

Еще не забудьте про периодическую замену АКБ. Поэтому не рассчитывайте, что ветряк может вам обойтись в 1 доллар за 1квт эл.энергии.

Когда вы посчитаете все реальные затраты, окажется что каждый киловатт мощности такого ветрогенератора, обошелся вам минимум в 5 баксов.

инновационные ветрогенераторы

Пятая причина, неразрывно связана с первыми четырьмя. Это срок окупаемости затрат.

производительность ветрогенераторной установки мощность 2квт

Стоимость ветряка, мачты и доп.оборудования для 2-х киловаттных качественных моделей будет доходить в среднем до 200 тыс. рублей. Производительность таких установок – от 100 до 200квт в месяц, не более. И это при хороших погодных условиях.

Даже осадки снижают мощность ветряков. Дождь на 20%, снег – на 30%.

Вот и получается вся ваша экономия – это 500 рублей. За 12 месяцев непрерывной работы, набежит уже чуть больше – 6 тысяч.

сломался ветряк

И все это без учета эксплуатационных затрат. А если прикинуть, что средний срок службы хорошего ветряка – около 20лет, то получается, что он окончательно и безвозвратно поломается еще до того, как выйдет на окупаемость.

ветряк для дома 10квт характеристики

При этом, 2-х киловаттный агрегат не будет закрывать на 100% ваши потребности. Максимум на треть! Если захотите целиком все подключить от него, то берите 10-ти киловаттную модель, не меньше. Срок окупаемости от этого не изменится.

большой и мощный ветряк для дачи и дома

Но тут уже будут совсем другие габариты и масса.

крепеж ветряка на трубе через чердак крыши дома

И закрепить его просто так на трубе через чердак своей крыши, точно не получится.

Однако некоторые все равно убеждены, что из-за бесконечного подорожания электроэнергии, ветрогенератор в один прекрасный момент, по любому станет выгоден.

ветрогенератор на небоскребе дома

Безусловно, электроэнергия с каждым годом дорожает. К примеру 10 лет назад, ее цена была на 70% ниже. Давайте проведем примерные расчеты и выясним перспективу выхода на окупаемость ветряка, с учетом резкого удорожания электричества.

ветряк мощность 2квт для частного дома

Рассматривать будем генератор мощностью 2квт.

Как мы уже выяснили ранее, стоимость такой модели около 200тысяч. Но с учетом всех доп.расходов, нужно умножить ее на два. Получится минимум 400 тыс.руб. затрат, при сроке службы в двадцать лет.

схема подключения ИБП к газовому котлу

То есть, за год получается 20 тысяч. При этом по факту, за этот год агрегат выдаст вам максимум 900 квт. Из-за коэфф. установленной мощности (он для маленьких ветряков не превышает пяти процентов), за месяц вы накрутите 75квт.

путь электричества от ТЭЦ

Даже если взять 1000 квт в год для простоты расчетов, стоимость 1квт/ч полученная от ветряка, для вас составит 20 рублей. Если и предположить что электричество от ТЭС подорожает в 4 раза, то случится такое не завтра, и даже не через 5 лет.

Какие выводы можно сделать из всего вышесказанного?

Ветрогенератор в нынешних российских условиях – это убыточный агрегат.

111-8

Чтобы хоть как-то обосновать его применение, цена электроэнергии уже сегодня должна доходить до 30 рублей за 1 квт.

Использование ветряка может быть обосновано в двух случаях:

  • у вас поблизости нет внешних электросетей или вам не дают к ним подключаться

111video

При этом, устанавливаться ветряк должен в районе со средне годовой скоростью ветра не менее 5-6 м/с. Только в этих случаях ветроустановка будет хорошей альтернативой.

ветряк вертикальной формы

Фактически, в таких условиях вы просто вынуждены выбрать из всех зол наименьшее. При этом, не верьте в суперэффективность других моделей вертикальной или шарообразной формы, собранных на неодимовых магнитах.

Конечный результат будет всегда один. Энергия, которую производит ветряк, зависит только от:

  • скорости ветра
  • площади, которую описывают лопасти

Поэтому, если вы уже подключены к электросети, не ищите себе лишних приключений и головных болей. Выгоды никакой вы не найдете, по крайне мере на сегодняшний день.

Ну а тем, кто живет далеко от подстанций и ВЛ-0,4кв, стоит приобретать наиболее мощные модели ветряков, какие вы только можете себе позволить. Так как от той мощности, что указана на картинках, вам достанется не более 15%.

самодельные ветряки лучше или хуже

Другая категория потребителей, вполне заслужено делает выбор не в пользу китайских заводских моделей, а наоборот, предпочитает самодельные ветряки от мастеров самоучек. Свои выгоды в этом тоже имеются.

система электроснабжения дачи от ветряка и солнечных батарей

В большинстве своем, изобретатели подобных девайсов, это грамотные и ответственные ребята. И практически в 100% случаев, без проблем им можно вернуть установку, если что-то пошло не так, или ее нужно подремонтировать. С этим проблем уж точно не будет.

замена подшипников на китайских ветряках

У промышленных китайский ветряков, внешний вид конечно посимпатичнее. И если вы все-таки решились прикупить именно его, сразу после проверки электродрелью, сделайте профилактический ремонт и замените китайский металлолом на подшипники с качественной смазкой.

Если поблизости от вас есть крупные гнездовья птиц, не помешает закупить дополнительный комплект лопастей.

птицы и ветрогенераторы защита

Птенцы иногда попадают под раздачу крутящейся “мини мельницы”. Пластиковые лопасти ломаются, а металлические гнутся.

А закончить хотелось бы мудростью от тех пользователей, которые не послушались всех доводов и вплотную столкнулись со всеми вышеописанными проблемами. Запомните, самый дорогой флюгер для дома – это ветрогенератор!

Использование ветряного генератора для дома: обзор преимуществ и недостатков, виды и цены ветряков

Россия считается энергоизбыточной страной. Это положение верно, но имеются исключения. Существуют регионы, куда линии электропередач еще не проведены. Чаще всего, это ненаселенные регионы, северные территории и прочие труднодоступные участки. Обеспечение электрическим током в этих районах является весьма насущной проблемой, для решения которой следует рассматривать все возможные варианты. Один из них — использование ветрогенераторов.

Как устроен ветрогенератор?

Ветрогенератор — это устройство, перерабатывающее энергию ветра в электричество. Воздушный поток раскручивает ротор, который приводит во вращение генератор. Производимый ток накапливается в аккумуляторных батареях, соединенных с инвертором, преобразующим полученный заряд в номинальное значение для бытовых приборов и техники. Все используемое оборудование практически одинаково для любых типов ветряка и отличается лишь величиной напряжения.

В составе ветроэнергетических комплексов используются разные конструкции вращающихся частей — роторов, которые имеют свои достоинства и недостатки, разную эффективность и возможности. На сегодня существует большое количество разработок, способных взаимодействовать с ветрами разной силы и скорости.

Основные виды и особенности конструкции

Основными типами конструкции ветряков считаются:

  • горизонтальные,
  • вертикальные.

Горизонтальные устройства имеют форму пропеллера и являются более эффективными, чем вертикальные. Это вызвано тем, что лопасти таких ветряков получают только полезное усилие, целиком использующееся для переработки во вращательное движение. При этом, особенностью горизонтальных конструкций является необходимость точной настройки на ветер.

Отклонение крыльчатки вызывает остановку и, соответственно, прекращение выработки электротока. Еще одна особенность горизонтальных ветряков — требовательность к высоте над уровнем земли. Чем выше, тем эффективнее их работа, так как с набором высоты увеличивается сила ветра и уменьшаются помехи.

Использование ветряного генератора для дома: обзор преимуществ и недостатков, виды и цены ветряков

Вертикальные устройства лишены недостатков горизонтальных, но имеют меньшую эффективность из-за наличия отрицательного воздействия потока на обратные стороны лопастей. В то же время, они не нуждаются в наведении на ветер и не требуют высокого основания, что делает их более удобными для обслуживания и ремонта.

В отличие от горизонтальных конструкций, имеющих практически единственный тип ротора, вертикальные устройства обладают широким перечнем вариантов. Доступность и большие возможности вызвали интерес со стороны конструкторов, разработавших множество видов ветряков с разнообразными конструктивными особенностями. Широко известны:

  • ротор Дарье;
  • конструкция Савониуса;
  • ортогональный ротор;
  • ротор Горлова;
  • геликоидный ротор;
  • устройство Третьякова и т.д.

Перечень всех типов конструкции велик и постоянно пополняется новыми разработками.

Внимание! Большинство конструкций существуют лишь в виде проектов и опытных образцов, так как промышленность создает ветрогенераторы в малых количествах и широкого распространения они пока не имеют.

Использование ветряного генератора для дома: обзор преимуществ и недостатков, виды и цены ветряков

Схемы работы ветрогенераторов

Существуют две основные схемы работы ветрогенераторов:

  • автономная. Устройство производит электроток и питает потребителей. Распространения е имеет, работа ведется лишь с оборудованием, подключенным напрямую.
  • работа в параллельном с электросетями режиме. Этот вариант подключения широко распространен на Западе — ветряк не только питает собственные потребители, но и отдает част энергии в сеть, за что владелец получает определенную плату.

В России на сегодня возможен только первый вариант, так как оборудования, позволяющего совмещать сетевое и генерируемое электричество, в составе магистральных комплексов не имеется. При этом, для ветряка на имеет значения, по какой схеме он подключен к системе.

Рассматриваем ветровые электростанции для дома

Если рассматривать использование ветрогенератора в качестве источника электропитания для частного дома или усадьбы, то сразу же обнаруживаются две основные проблемы, препятствующие распространению ветроэнергетики среди населения:

  • высокая стоимость оборудования;
  • отсутствие или крайняя неравномерность ветров в регионах.

Такие обстоятельства вынуждают большинство делать выбор в пользу дизельных или бензиновых электростанций, которые имеют более устойчивую работу и в целом обходятся дешевле, хотя и нуждаются в топливе и оказывают отрицательное воздействие на экологию региона.

Использование ветряного генератора для дома: обзор преимуществ и недостатков, виды и цены ветряков

Выбор ветрогенератора: ориентировочные цены

Если рассмотреть промышленные образцы ветрогенераторов, то можно отметить, что цены на них имеют несколько категорий:

  • маломощные ветрогенераторы, самые дешевые, ценой 40-100 тыс руб;
  • комплексы средней мощности, имеющие цены порядка 100-200 тыс руб;
  • мощные системы ценой от 200 тыс руб и выше.

Наиболее доступны китайские образцы, которые заметно дешевле, чем изделия российских или западных производителей.

При выборе готового устройства надо учитывать необходимую мощность, возможность ремонта, а также накладные расходы — транспортировку, монтаж, настройку. Кроме того, понадобится дополнительное оборудование — контроллер заряда, АКБ, инвертор, коммутационное оборудование и т.д. Необходимо удостовериться, что все это входит в состав комплекса, иначе его стоимость возрастет на цену того, чего в нем не хватает.

Оправдана ли цена ветряка для частного дома?

Вопрос о том, насколько стоимость ветрогенератора оправдана, находится в плоскости возможностей владельца дома. Если доходы позволяют, то любая цена будет оправдана. Если же сравнивать стоимость с расходами на сетевую электроэнергию, то, конечно, разница окажется очень большой. Срок службы промышленного ветрогенератора, заявленный производителем, составляет около 20 лет. Учитывая суровые климатические условия, можно утверждать, что намного превысить заявленный предел оборудование не сможет.

Поэтому и распространены дизельные или бензиновые генераторы, которые более понятны рядовому пользователю, могут быть отремонтированы любым умельцем. Топливо, в котором они нуждаются, приобретается по мере необходимости, что тоже удобно для пользователей.

Если же никаких других вариантов нет, то цены на ветряки уже нет смысла обсуждать, приходится лишь подбирать вариант, оптимальный по цене и параметрам.

Использование ветряного генератора для дома: обзор преимуществ и недостатков, виды и цены ветряков

Действительно ли ветрогенератор выгоден?

В этом вопросе имеется некий подвох. Выгода ветрогенератора состоит в том, что он дает возможность пользоваться электроэнергией и не оказывает вредного влияния на окружающую среду. Если выбор производится между отсутствием электричества и его присутствием, то ответ очевиден. Если же сравнение производится между самым дешевым сетевым электричеством и генерируемым ветряком, то лидерство однозначно будет за сетевыми ресурсами.

При этом, надо учитывать возможность самостоятельного создания ветряка. В этом случае себестоимость энергии зависит от расходов на изготовление, которые иногда оказываются совсем мизерными. Конечный результат в данном случае зависит от наличия опыта, навыков и производственной базы, которыми располагает мастер.

Известны владельцы ветрогенераторов, полностью обеспечивающие свое жилище энергией ветра, которой им хватает на все нужды. Но наиболее распространен вариант, когда ветряки вырабатывают лишь дополнительную энергию, позволяющую экономить на освещении или водоснабжении участка.

Законность установки ветряка

Нормативных актов, напрямую регулирующих порядок установки ветрогенераторов на своем участке, в России на сегодня не имеется. Поэтому никаких разрешений получать не требуется, можно использовать ветряки на вполне законных основаниях. При этом, чиновники из администрации всегда имеют возможность придраться к различным обстоятельствам — например, жалобы соседей, уровень шума или магнитное воздействие на участке могут стать основанием для требования убрать ветряк или привести его конструкцию в соответствие с нормативами.

Если ветрогенератор установлен на участке, то проблем, скорее всего, не будет. Другое дело, если устройство установлено на балконе многоквартирного дома, но такие ситуации редки и рассматривать их незачем. Установлено, что ветрогенератор является электроприбором, поэтому пользование им разрешено так же, как использование электрокамина или утюга.

Что лучше: сделать ветрогенератор для дома своими руками или купить?

Самостоятельное изготовление ветрогенератора сулит весьма большую экономию. Даже с учетом приобретенных приборов или деталей, самодельные ветряки обходятся в десятки раз дешевле, чем купленные в магазине. Кроме прямой экономии, самодельные конструкции позволяют существенно сократить расходы на обслуживание и ремонт, так как свое изделие любой мастер разберет и соберет с завязанными глазами.

Единственной проблемой становится недоступность изготовления устройства для людей, не имеющих профильного образования, навыков или хотя бы элементарных познаний в электротехнике. В таких случаях выходом из положения будет либо приобретение готового устройства, либо использование альтернативных источников электроэнергии, не столь экологически чистых, но доступных для них.

Использование ветряных генераторов требует развития и продвижения. Возможности и перспективы такого способа выработки энергии вполне реальны, но нуждаются в определенных мерах со стороны производителей и администрации населенных пунктов. Отдельные частные генераторы проблему энергоснабжения региона не решат, но для конкретного владельца усадьбы такой вариант вполне может быть выходом из положения.

Ветрогенератор для частного дома – устройство, принцип работы, разновидности, самодельный ветряк, правила выбора, монтаж

Со все возрастающей плотностью и территорией охвата сетей электропередач качество и стабильность не становится лучше, да и цены с каждым сезоном становятся только выше. Одним из лучших на сегодня альтернативных источников электроэнергии является автономный ветрогенератор для частного дома. Разберем, что собой представляет данное устройство, из каких частей оно состоит, как работает, какими плюсами и минусами обладает, каковы законные требования к его установке, какие разновидности существуют, а также каковы правила его выбора, размещения и установки.

Ветрогенератор: устройство, принцип работы, плюсы и минусы

При наличии в местности проживания постоянных ветров покупка и установка ветрогенератора вполне целесообразна. Однако прежде чем приобретать его, необходимо понять его устройство, принцип действия и основные достоинства и недостатки. Разберем эти аспекты более детально.

Главные компоненты

Устройство ветрогенератора базируется на превращении кинетической силы ветровой нагрузки в механическую энергии с последующим преобразованием ее в электроэнергию. Для воплощения последовательных действия данной переходной цепочки прибор оснащается следующими основными узлами:

  • Лопастный пропеллер. Количество лопастей может варьироваться в широком диапазоне от модели к модели – от двух и трех до десяти и более.
  • Ротор. Элемент турбины, вращающийся под действием лопастей.
  • Редуктор. Передает и регулирует частоту вращения от ротора к генератору.
  • Генератор. Преобразуется механическую силу в электроэнергию.
  • Инвертор – преобразователь тока из переменного значения в постоянное.
  • Аккумуляторная батарея. Запасает электроэнергию на случай отключения и экономной работы ветрогенератора, а также простоя в случае безветрия.
  • Защитный корпус. Предохраняет оборудование от различного рода внешних факторов.
  • Аэро-компоненты. Крылья, хвост – для лучшего улавливания и подстройки пропеллера под ветровой поток.

Обратите внимание! Современные производители выпускают ветровые домашние генераторы, не нуждающиеся в сильном ветровом потоке. Они способны продуктивно функционировать при силе ветра всего в 4 м/сек.

Принцип действия

Механизм работы ветрогенератора напрямую связан с особенностями его конструкции – на одной оси установлены пропеллер и хвостовик с точкой противовеса, приходящейся на место крепления к вертикальной мачте. Действие происходит по следующему алгоритму:

  • Установленные на одной оси пропеллер и хвостовик улавливают потоки ветра и передают лопастям.
  • Начинаясь вращаться, лопасти передают момент движения генераторной турбине.
  • Вращение ротора приводит к образованию индукционного магнитного поля и образованию переменного электрического тока.
  • Далее проходя через инвертор напряжение меняет переменные характеристики на постоянные.
  • Ток питает АКБ, которая в свою очередь распределяет энергию на потребительские мощности в доме.

Полезная информация! Ветрогенератор может играть роль как основного, так и дополнительного источника электроэнергии. В первом случае жила от прибора питает часть каких-либо приборов для экономии или пополнения нехватки мощности основной сети и используется на случай аварийного отключения последней. Во втором случае он может быть самостоятельным источником или входить в состав автономной системы, включающей гидротурбины, солнечные батареи и проч. оборудование.

Достоинства и недостатки

Автономная ветряная электростанция для частного дома имеет следующий ряд плюсов:

  • Прибор работает за счет фактически неисчерпаемого и возобновляемого вида энергетического ресурса.
  • Существенные затраты связаны только с покупкой, доставкой, установкой и подключением. На обслуживание средства практически затрачиваются. Поэтому на ветряк требуются единократные вложения средств, которые быстро окупаются в последующем применении.
  • Получаемый вид энергии и применяемая для этой цели техника полностью экологически безопасны.
  • Генераторы приспособлены ко всем климатическим зонам и защищены от негативных погодных факторов.
  • Оборудование не требует настроек, регулировок и доработок в ходе эксплуатации.

К недостаткам ветрогенераторов относятся:

  1. Зависимость производительности от наличия ветра.
  2. В ходе работы оборудование создает электромагнитные помехи, что может негативно сказаться на ТВ, радио, интернете и связи.
  3. При чрезвычайных погодных проявлениях существует риск повреждения техники.
  4. Требуется обязательное заземление – для защиты прибора и конструкции или здания, на котором он установлен, от ударов молнии.
  5. Неправильный монтаж, нарушение инструкции или эксплуатация неисправного экземпляра может приводить к возникновению шума.

Совет! Чтобы определить, будет ли выгодна установка ветровой станции по выработке тока, необходимо учесть ряд факторов – вариант энергоснабжения с участием прибора, разнообразие доступных моделей, их характеристики, производительность и стоимость.

Законные требования

Чтобы ветровой генератор, установленный на частном доме или прилежащей территории, согласовывался с законодательной базой, он должен отвечать следующему ряду требований:

  • Мощность не выше 5 кВт. Оборудование с таким показателем относится к бытовым устройствам, не требующим контроля со стороны энергонадзорных учреждений.
  • Отсутствие муниципально-территориальных и технических ограничений на занимаемой площади. Некоторые частные территории могут находится внутри особо охраняемых, редких природных и иного статуса объектов, внутри которых запрещено размещение тех или иных технических средств.
  • Согласование с соседями (помехи, шум, падающая тень и т. д.). Все виды помех, которые возникают от установки, могут стать причиной жалобы не только соседей, но и рядом размещенных предприятий, передающих центров.
  • Высота мачты, отвечающая местным и федеральным требованиям. Высота мачты не превышает обычно 15 метров, но могут быть и исключения. Поэтому прежде чем сооружать высокую конструкцию, нужно убедиться, что она отвечает всем необходимым требованиям – отсутствие ЛЭП, вдали от аэропосадочной линии и т. д.
  • Отсутствие помех для местных и мигрирующих биологических видов. Птицы часто попадают в лопасти энергетических установок. Поэтому выбор места установки мачты с пропеллером должен исключать заранее известные пути их перелета.

Рекомендация! Чтобы исключить все возможные предъявления со стороны соседей или контролирующих органов, лучшее заранее собрать весь необходимый пакет документов, техпаспортов и сертификатов, подтверждающих, что ветряк для частного дома безопасен и безвреден. Кроме того, заводскую модель лучше устанавливать в полном соответствии с рекомендованными в технической документации параметров.

Разновидности

Для того чтобы правильно подобрать ветряной генератор, необходимо прежде всего учесть его технические параметры. Современные модели различаются по следующему ряду признаков:

  • Количеству лопастей пропеллера. Большое количество элементов винта усложняет конструкцию. Однако чем больше лопастей, тем меньшая скорость ветра нужна для запуска механизма.
  • Типу материала лопастей. Модели с жесткими пропеллерами более прочны и долговечны, но и значительно дороже парусных аналогов.
  • Расположению направляющей вращения. Разделяются на вертикальные и горизонтальные. Первые прочнее и чувствительнее, вторые – отличаются лучшей производительностью.
  • Возможности изменения шаговых характеристик. Различаются на модели с изменяемым и неизменным шагом. Изделия с переменными шаговыми параметрами позволяют увеличивать скорость, а значит, и продуктивность. Однако они более сложны, громоздки и дороги.

Полезно знать! Доступные сегодня в широкой продаже заводские модели достаточно дороги. Поэтому нередко у желающих установить подобную автономную электростанцию возникает вопрос о том, как сделать ветрогенератор. Самодельные аналоги нередко изготавливают из автомобильных генераторов, соединяемых по схеме с аналогичным АКБ на 12 вольт.

Видео описание

Видео о том, что такое ветрогенератор, его плюсы и минусы:

Критерии выбора

При выборе ветрогенератора помимо технических характеристик, необходимо также правильно установить требуемую мощность. Задается она таким параметром, как диаметр ротора, рассчитать который можно по следующей формуле:

Эгод = 1,64 * Д 2 *О 3

Эгод – суммарная электроэнергия, потребляемые приборами дома за год, кВт,

Д – диаметр ротора, обозначаемый в метрах,

О – среднегодовое значение скорости ветра, метр/в секунду.

Подставляя известные параметры в эту форму, можно рассчитать, какого диаметра ротором должна быть оснащена ветряная электростанция для дома в конкретном случае.

Правила размещения

При монтаже устройства необходимо учесть следующий ряд требований:

  • Вблизи генератора не должно располагаться сооружений, кустов, деревьев и прочих препятствий на пути свободного прохождения ветровых потоков.
  • Чтобы шум и помехи от работы не оказывали негативного влияния на окружающих, ветряки для дома лучше располагать минимум на 30 метров вдали от жилища.
  • Во избежание возникновения ослабления ветровых потоков устанавливать механизм лучше на 2-3 метра выше окружающих преград, даже если они находятся на расстоянии до 200 метров.

Видео описание

Видео о том, как сделать простейший ветрогенератор:

Следует учесть, что даже при соблюдении всех правил установки гарантий постоянного результата по выработке электроэнергии быть не может. Так как показатель напрямую зависит от ветровой нагрузки, которая никогда не бывает стабильной.

Особенности установки

Промышленно изготовленный или самодельный ветряк необходимо устанавливать с соблюдением следующего минимума требований:

  1. Место установки лучше подбирать на возвышенности, вдали от препятствий, прибор располагать на высоте не менее 10 метров от поверхности земли.
  2. Мачта должна иметь надежное основание – лучше всего бетонное.
  3. Над ветряком необходимо расположить небольшой навес для защиты от осадков.
  4. При необходимости замены, ремонта или обслуживания облегчить доступ к оборудованию позволит складная конструкция мачты.

На заметку! При решении вопроса, как сделать ветряк, чтобы он отличался долговечностью и неприхотливостью в обслуживании, необходимо уделить внимание количеству фаз, генерируемых устройством. Так, трехфазные модели по сравнению с однофазными аналогами не гудят, не вибрируют и характеризуются лучшим сроком службы.

Видео описание

Видео-пример изготовления и применения ветряка для дома:

Коротко о главном

Ветряной генератор для дома является одним из лучших альтернативных источников электроэнергии. Принцип его действия основа на преобразовании кинетической энергии ветра в механическую, а затем с помощью ротора – в электрическую. Среди главных его плюсов выделяются:

  • Работа за счет неисчерпаемого источника энергии – ветра.
  • Затраты связаны только с покупкой и установкой, оборудование долговечно и не требует особого обслуживания.
  • Приспособленность для любого климата.
  • Экологически чистый тип энергоресурса.

К недостаткам относятся – зависимость от силы ветра, помехи, возможность разрушения при стихийных погодных проявлениях. Установка ветряного генератора должна соответствовать требованиям закона – мощности, высоте, ограничениях, согласовании с соседями и отсутствию биологического вреда. Модели различаются по техническим параметрам – количеству лопастей, типу их материала, направлении оси вращения и изменчивости шага. При выборе нужно учитывать диаметр ротора, определяющий мощность. Монтаж прибора должен соответствовать правилам размещения и практическим рекомендациям.

Основные виды ветрогенераторов: вертикальные, горизонтальные

электричества, даже в отдаленных от электроснабжения районах. Ветряные производители экологически чистой энергии света выполняют роль альтернативного источника.

типы ветрогенераторов

И приобретают с каждым годом все большую популярность. Чем больше ассортимент товара, тем больше возникает вопросов, какой тип ветрогенератора предпочесть. И по производительности и по деньгам.

Основные виды ветрогенераторов

Модели ветрогенераторов бывают разной конструкции, различаются по мощности. По геометрии вращения оси основного ротора их делят на:

  1. Вертикальный тип — турбина расположена вертикально по отношению к плоскости земли. Начинает работать при небольшом ветре.
  2. Горизонтальный тип — ось ротора вращается параллельно земной поверхности. Имеет большую мощность преобразования энергии ветра в переменный и постоянный ток.

Разберем эти типы более подробно, так как в каждом из них есть разработки и усовершенствования.

Разновидности вертикальных генераторов (карусельный тип)

Вертикальные преобразователи силы ветра в энергию часто используются для бытовых нужд. Эти виды ветрогенераторов просты в обслуживании. Основные узлы, которые требуют внимания, находятся в нижней части установок и свободны для доступа.

1. Генераторы с ротором Савоуниса

Состоят из двух цилиндров. Постоянное осевое вращение и поток ветра не находятся в зависимости друг от друга. Даже при резких порывах он крутится с заданной изначально скоростью.

ротор Савониуса

Отсутствие влияния ветра на скорость вращения, бесспорно, − его хорошее преимущество. Плохо то, что он использует силу стихии не на всю ее мощь, а только на треть. Устройство лопастей в виде полуцилиндров позволяют работать лишь в четверть оборота.

2. Генераторы с ротором Дарье

Имеют две или три лопасти. Легко монтируются. Конструкция простая и понятная. Начинают работать от запуска вручную.

Ротор Дарье

Минус – турбины не отличаются мощной работой. Сильная вибрация становится причиной сильного шума. Этому способствует большое количество лопастей.

3. Геликоидный ротор

Вращение ветрогенератора происходит равномерно благодаря закрученным лопастям. Подшипники не подвержены быстрому износу, что значительно продляет срок эксплуатации.

Монтаж установки требует времени и сопряжен с трудностями сборки. Сложная технология изготовления отразилась на высокой цене.

4. Многолопастный ротор

Вертикально – осевая конструкция с большим количеством лопастей делает его чувствительным даже к очень слабому ветру. Эффективность таких ветрогенераторов очень высокая.

вертикальноосевой многолопастный ротор

Это мощный преобразователь. Энергия ветра используется максимально. Стоит он дорого. Недостаток – высокий звуковой фон. Может давать большой объем электротока.

5. Ортогональный ротор

Начинает вырабатывать энергию при скорости ветра в 0,7 м/сек. Состоит из вертикальной оси и лопастей. Не производит много шума, отличается красивым необычным дизайном. Срок службы несколько лет.

Ортогональные роторы

Лопасти с большим весом делает его громоздким, что усложняет монтажные работы.

Положительные стороны вертикальных ветрогенераторов:

  1. Использование генераторов возможно даже при слабом ветре.
  2. Не настраиваются на ветровые потоки, так как не зависят от его направления.
  3. Устанавливаются на короткой мачте, что позволяет производить обслуживание систем на земле.
  4. Шум в пределах 30 дБ.
  5. Разнообразный, приятный внешний вид.

Основной изъян – используют силу и энергию ветра не полностью из-за невысокой вращательной скорости ротора.

Горизонтальные ветрогенераторы (крыльчатые)

Разные модификации горизонтальных установок имеют от одной до трех лопастей и более. Поэтому коэффициент полезного действия намного выше, чем у вертикальных.

Виды горизонтальных ветрогенераторов

Недостатки ветрогенераторов − в необходимости ориентировать их на направление ветра. Постоянное перемещение снижает скорость вращения, что понижает его производительность.

  1. Однолопастные и двухлопастные. Отличаются высокими двигательными оборотами. Масса и габариты установки небольшие, что облегчает установку.
  2. Трехлопастные. Пользуются спросом на рынке. Могут вырабатывать энергию до 7 мВт.
  3. Многолопастные установки имеют до 50 лопастей. Отличаются большой инерцией. Преимущества крутящего момента используют в работе водяных насосов.

На современном рынке появляются ветрогенераторы с отличными от классических конструкциями, например, встречаются гибридные.

1. Ветрогенератор, устроенный по типу парусника

Тарелкообразная конструкция под напором воздуха приводит в движение поршни, которые активируют гидросистему. Как результат, происходит трансформация физической энергии в электрическую.

парусный ветрогенератор

Во время работы установка не шумит. Высокие показатели мощности. Легко управляемая.

2. Летающий ветрогенератор-крыло

Используется без мачты, генератора, ротора и лопастей. В сравнении с классическими конструкциями, которые функционируют на небольшой высоте при непостоянной силе ветра, а сооружение высоких мачт дело трудоемкое и дорогое, “крыло” таких проблем не имеет.

летающие ветрогенераторы

Его запускают на высоту 550 метров. Выработка электрической энергии составляет 1 мВт в год. Производителем “крыла” является компания Makani Power.

Применение ветрогенераторов

Ветрогенераторы применяются в промышленности и в быту.

Ветроустановки промышленные используются для нужд производства или обеспечения электроэнергией небольших поселков в условиях отсутствия или дефицита электрического снабжения. Устанавливаются на открытой пустынной местности в большом количестве.

Морская ветрогенераторная электростанция

Морская ветрогенераторная электростанция

Ветряки, преимущественно простые, предназначены для домашнего использования на дачных участках. В зимнее холодное время для экономии электричества сооружаются на территории жилых домов. Простой ветрогенератор дает энергию в соответствии с количеством ветреных дней.

КПД ветрогенераторов

Для вертикального и горизонтального ветрогенераторов коэффициент полезного действия примерно одинаков. Для вертикальных он составляет 20-30%, для горизонтальных 25-35%.

КПД зависит от типа ветрогенератора и скорости ветра

Некоторые производители увеличивают КПД вертикальных ветряков до 15%, заменяя подшипники на постоянные неодимовые магниты. Но такое незначительное повышение эффективности всего на 3-5% ведет к значительному удорожанию конструкций.

Не отличаются оба типа и по сроку эксплуатации. В среднем продолжительность выработки энергии рассчитана на 15 — 25 лет службы. Изнашиваются быстрее всего опорно-подшипниковый узел и лопасти. Срок службы которых зависит от качества обслуживания.

Стоимость ветрогенераторов

Цены на ветрогенераторы достаточно высокие. Это громоздкие конструкции, которые производятся из дорогостоящего материала. Имеют в комплекте аккумуляторы, контроллер, инвертор и мачту.

комплект ветрогенератора для дома

Комплект может состоять из: 1 — самого ветрогенератора, 2 — Мачты, 3 — Фундамента, 4 — Комплекта аккумуляторных батарей, 5 — Инвертора, 6 — Контроллера, а также проводов, коннекторов, стеллажа, дизель-генератора и прочих расходных материалов необходимых для монтажа

Технические характеристики ветрогенераторов также влияют на стоимость.

  1. Самый простой − это генератор с малой мощностью до 300 ватт. Производит энергию при силе ветра в 10-12 м /сек. Комплект самого простого ветряка только с контроллером стоит от 15 000 рублей. В комплектации с инвертором, аккумулятором и мачтой цена доходит до 50 000 рублей.
  2. Генераторы с заявленной мощностью 1 кВт. При слабом ветре в среднем производят энергии от 30-100 кВт в месяц. Для большого дома с высоким потреблением электроэнергии рекомендуется использовать в дополнение дизельный и бензиновый агрегаты. Они также будут заряжать аккумуляторы в дни полного безветрия. Стоит такой ветрогенератор от 150 000 рублей. Доходит и до 300-400 тысяч рублей с более полной комплектацией.
  3. Электрический расход в большом доме с приусадебным хозяйством потребует ветряк мощностью 3-5 кВт. Достаточное количество аккумуляторов, более мощный инвертор, контроллер, высокая мачта. Один комплект стоит от 300 000 рублей до миллиона.

Если дом еще и отапливался за счет ветра, то установку надо выбирать мощностью 10 кВт. И позаботиться о дополнительных источниках, таких как солнечные батареи. Возможно, понадобится и бензогенератор. Все зависит от того, сколько энергии придется держать в запасе на случай безветренных и пасмурных дней.

Производители ветрогенераторов

В связи с возрастающим спросом на экологически чистый способ выработки электроэнергии, на рынке появляются предложения от ведущих производителей ветрогенераторов. Вы всегда сможете подобрать оптимальный вариант.

  • Дания “Vestas” c долей рынка – 12,7%
  • Китай “Snovel” – 9, 0%
  • Китай “ Goldwind” – 8,7%
  • Испания “Gamesa” – 8,0%
  • Германия “Enercon” – 7,8%
  • Индия “Suzlon” – 7,6%
  • Китай “Guodian United Power” − 7,4%
  • Германия “Siemens” − 6,3%
  • Китай “Ming Yang” − 3,6%

Наладили производство ветрогенераторов и отечественные производители: в московской области − ООО «Ветро Свет» , ООО “СКБ Искра”, ООО “Сапсан-Энергия”, ЗАО “Агрегат-Привод”, в Петербурге – ЗАО “Ветроэнергетическая компания”.

Правило подбора

Выбор ветрогенератора – дело несложное, если подойти к нему ответственно. Лучше заранее.

  1. Рассчитать количество энергии, необходимой для обеспечения вашего дома.
  2. Выяснить среднегодовую скорость ветра, учесть в какое время ветряк будет бездействовать, а в какое по силам дать достаточный объем. Мощность надо брать с запасом. Просчитать число аккумуляторов для хранения энергии на случай безветрия.
  3. Учесть климатические особенности места проживания. В центральной полосе России большую часть зимы стоят сильные морозы. Установка ветрогенераторов там себя не оправдывает.
  4. Дождь и снег уменьшают выработку энергии. Это минусы.
  5. Обратить внимание на количество лопастей. Чем их меньше, тем больше КПД.
  6. Выяснить интенсивность шума при работе установки.
  7. Проводить сравнение параметров ветрогенераторов. Внимательно знакомиться с их техническими и сравнительными характеристиками.
  8. Подбирать ветрогенератор помогут отзывы людей, кто уже пользуется системами.
  9. Делать обзор производителей при выборе генератора.

Ветер и солнце – естественные, экологически чистые и безотходные источники энергии. В век, когда потенциал природных ресурсов истощается, производство ветрогенераторов набирает скорость.

Карта ветров России для подбора ветрогенератора

Ветряки становятся все более популярными и среди простых людей. Для этого созданы все условия. Разнообразие ветряных агрегатов и наличие тематической информации в помощь при выборе.

Ветрогенераторы в России: как выбрать, смонтировать и избежать разочарования

Ветрогенераторы в России: как выбрать, смонтировать и избежать разочарования

Возможность получать бесплатную электроэнрегию за счет ветра прельщает многих владельцев отдельных домов, но определенная часть из них терпит неудачу, разочаровывается в этом способе и пишет отрицательные отзывы на различных форумах. А ведь можно избежать ошибок в создании таких установок и получать от них максимум пользы.

Ветрогенератор своей электрической схемой и принципами исполнения напоминает любой другой электрический генератор. Основное отличие заключается в способе раскрутки его ротора за счет кинетической энергии воздушных потоков, улавливаемых аэродинамическими лопастями.

Ориентировочная оценка местных условий

Скорость и мощность ветра должны надежно вращать крыльчатку двигателя, энергия которой потребляется генератором. Если это не будет выполняться, то останетесь без электричества.

Приблизительно оценить вероятность действующего ветра поможет усредненный годовой график распространения ветра. Только учтите, что он рассчитан для высоты 50 метров от поверхности земли. Для реальных условий необходимо вводить поправки.

Усредненный годовой график распределения ветров для территории России, определенный для высот 50 метров (для увеличения нажмите на рисунок):

Усредненный годовой график распределения ветров для территории России, определенный для высот 50 метров

Более конкретные сведения для каждой территории можно уточнить у сотрудников районной метеостанции, причем учесть планируемую высоту установки конструкции. Запрашивать у них направления ветров не обязательно: ветрогенератор поворачивается автоматически.

Влияние местности и сезона

В зависимости от времени года ветер дует по-разному. В отдельных районах может быть длительное затишье.

К тому же напор ветра резко снижают:

лес и ближайшие деревья;

соседние дома и строения;

расположения конструкции в низине или за возвышением.

Для монтажа ветряных электрических установок лучше всего подходят вершины холмов, которые открыты со всех направлений. Желательно приподнимать ветродвигатель на максимально допустимую высоту. Лучше для этого использовать отдельный прочный фундамент и вышку с надежно закрепленными растяжками, повышающими устойчивость: при мощных напорах ветра могут возникать огромные опрокидывающие усилия.

Отдельные владельцы крепят ветряные электрические установки на крыше или стене дома. Это не лучший вариант. Он применим для маломощных двигателей: конструкция здания будет постоянно расшатываться меняющимися динамическими нагрузками, а шум вращающегося ротора передаваться через строительные элементы в жилые помещения.

Пример: на плоской крыше здания соседнего универмага — двухэтажное сооружение из железобетонных плит два года работала вышка с антенной оператора мобильной связи МТС. После того как между панелями возникли трещины и стала протекать крыша антенну сняли, а здание подвергли капитальному ремонту.

ветрогенераторы для электроснабжения загородного дома

Выбор конструкции ветряного колеса

За всю историю человечества испытано огромное количество устройств, работающих от энергии ветра. Максимальная эффективность (высокий КПД) присущ конструкциям, которые формируют подъемную силу так, как лопасти криволинейной формы винтов авиационных двигателей (вспомните знаменитое выражение «От винта») или лодочных/корабельных моторов, располагаемых под острыми углами к встречным потокам воздуха/жидкости.

Для выбора модели ветряного колеса необходимо не только знать скорость ветра (V), но и определиться с конструкцией лопастей вентилятора. Основной их показатель — площадь ометаемой поверхности (S), на которую воздействует ветряной поток.

Для оценки мощности (N), которую может снять вентилятор, используется формула: N=(SρV 3 )/2.

Величина ρ — это плотность воздушных масс.

Некоторые продавцы заявляют про эффективность работы отдельных ветряных электрических установок при скоростях воздушного потока до 3 м⁄сек или размере лопастей, описывающих при работе круг с радиусом ≤1,3 метра. Подставьте характеристики их аппаратов в приведенную формулу: вы проверите достоверность таких рекламных заявлений по элементарным законам физики.

Ветер со скоростью ≤3м⁄сек не может надежно передавать энергию обычному ветрогенератору. Но для таких условий можно использовать лопасти повышенной площади, которая создается за счет увеличения их габаритов — особенно длины от 2-х метров. Однако такие конструкции благодаря четырехметровому размаху, больше подходят для промышленных установок.

Если вернуться к графику распределения ветров и учесть их конкретное действие на ветряное колесо (не на 50-ти метровой высоте), то при соответствии характеров ветров оранжевой зоне (от 5 м/сек) или выше ВГУ гарантированно оправдает издержки на ее производство и установку.

При больших скоростях ветров величина генерируемой мощности резко возрастает. На такие случаи как раз и настроен любой ветрогенератор. В остальных ситуациях он может не оправдать возложенных надежд.

ветрогенератор для автономного электроснабжения

Знакомство с характеристиками производителя

Испытание и проверка мощности ветрогенератора производятся в заводских условиях: аэродинамическая труба с регулируемым потоком воздуха от стационарных вентиляторов. Так проверяются аэродинамические характеристики самолетов и всех корпусов автомобилей. Но этот способ не отражает реальных условий работы ветряной электрической установки.

В аэротрубе ветер дует в одну сторону с постоянным усилием, а в действительности он всегда несколько меняется как по скорости, так и по направлению. Понаблюдайте за поведением обычного флюгера. А ветрогенератор от него сильно отличается эффектами разгона и торможений.

Чтобы понять это достаточно попробовать раскрутить рукой простой подшипник (лопасти флюгера), а затем ротор электрического генератора (или двигателя), начиненного обмотками в окружении электромагнитных полей. Создаваемое противодействие придется преодолевать даже на холостом ходу. При подключении нагрузки (ради этого все и делается) требуется прикладывать бОльшую силу.

Изменение напора ветра

Незначительные порывы ветра (сильнее/слабее) мало влияют на частоту вращения ротора, а ветровые удары — значительно. Для их противодействия используются различные схемы гашения колебаний, включая торможения и складывания элементов конструкции.

Примером может послужить ветрогенераторы с высоким расположением киля (хвостовое окончание). При штормовом ударе происходит резкое откидывание всей конструкции довольно большого веса назад.

После уменьшения напора происходит возвращение ее на место. За один порыв ветра стойки вышки дважды гасят энергию шторма. А если такой ветрогенератор закреплен на здании, тогда оно воспринимает такие удары. Только как?

Лучше и мягче работает система электромагнитного торможения, осуществляющая замыкания обмоток при критических оборотах. Но она значительно сложнее и дороже.

Изменение направления ветра

Ветер может создавать порывы с разных сторон в горизонтальной плоскости. Многие конструкции ветрогенераторов очень чутко реагируют на такие нагрузки благодаря большой площади ометаемой поверхности рабочих лопастей.

Ветрогенераторы начинает повторять движение ветровой нагрузки, но, обладая значительной массой, по инерции проходит ось направления ветра и уходит на значительно бОльшие углы отклонения.

При существенных порывах ветра может дойти до перпендикулярного направления либо проскочить его и остановиться в противоположном состоянии ветру. Произойдет останов ветроколеса, возвращение в исходное положение и выход на режим работы. При этих ситуациях система успокоения колебаний (если есть) функционирует плохо.

Флюгер тоже не сразу устанавливается по направлению, но его масса значительно меньше, а усилия, затрачиваемые на электромагнитные процессы, не применяются.

Молниезащита

Почему-то о ней забывают или вспоминают в последнюю очередь. А зря. Расположение металлических конструкций на большой высоте, да еще производящих электроэнергию во время грозы создает предпосылки для притягивания потенциалов молнии.

Продумать конструкцию молниезащиты и создать ее вместе с установкой ветрогенератора проще, чем потом заниматься доработками.

Типовая электрическая схема ветряной станции для дома

Определить конечную конструкцию ветрогенератора необходимо с учетом задач потребления электрической энергии. Помочь в этом должна схема подключения нагрузок.

Упрощенная схема домашней электростанции с солнечной батареей и ветрогенератором (для увеличения нажмите на рисунок):

Упрощенная схема домашней электростанции с солнечной батареей и ветрогенератором

Начинать подбирать ветрогенератор по вырабатываемой мощности следует на тех принципах, которые описаны в статье “Солнечные электростанции для дома”. Прочитайте эту статью, и вы поймете, что ветряные и гелиостанции работают по одинаковым алгоритмам.

Обратите внимание на то, что такие станции могут прекрасно вписываться в общую схему и дополнять друг друга, работать в комплексе на одном энергетическом оборудовании: инвертор, контроллер и аккумуляторы могут работать от любого источника: солнечной батареи, ветра.

При определенных условиях это экономически целесообразно. Хотя можно отказаться от гелиобатареи и работать только от ветрогенератора. Выбор за вами.

Некоторые источники рекомендуют применять ветрогенератор без контроллера и аккумуляторов для питания ТЭНов, обогревающих воду бойлеров, или лампочек накаливания. Зрелое зерно есть в этой идее: схема значительно упрощается. Но нити из нихрома в холодном состоянии имеют малое активное сопротивление, которое просто зашунтирует выходные клеммы генератора. Этот момент следует учитывать при каждом запуске такой схемы: включать устройство предварительного разогрева.

Возможные проблемы

При эксплуатации ветрогенераторной установки может возникнуть:

нарушение прочности крепления фундамента или механических растяжек. Их следует периодически осматривать;

обледенение корпуса и лопастей в холодное время приводит к появлению дополнительного веса, создающего увеличенные нагрузки и снижающего эффективность системы;

ухудшение стабильности работы из-за нарушения частоты вращения (меняющаяся скорость ветра), что наиболее характерно для асинхронных генераторов;

пожар в электрической схеме при повреждениях изоляции.

Лучшие мировые производители ветрогенераторов

СтранаНазвание кампании
ДанияVestas
СШАGE Energy
КитайSinovel
Goldwind
Dongfang Electric
United Power
ГерманияEnercon
Siemens Wind
ИндияSuzlon Energy
ИспанияGamesa

Оборудование этих компаний надежно зарекомендовало себя, поэтому имеет высокую стоимость. Однако на начальном этапе освоения ветроэнергетики можно попытаться своими руками сделать подобную конструкцию. Полученные от ее реализации навыки помогут оценить возможности ветровых нагрузок в вашей местности без больших финансовых затрат.

Ссылка на основную публикацию