Ma, ahogy az áramdíjak emelkednek, és az emberek vágya, hogy vidéki nyaralókat és nyaralókat építsenek a „civilizációtól” távol, sok magánbirtokos egyre inkább alternatív energiaforrások felé fordul. Jelenleg a legolcsóbb a szélenergia. Használatához speciális eszközöket terveztek. A cikk további részében megvizsgáljuk, mi is az a szélgenerátor.
Terminológia
A szélmalom elektromos generátora egy olyan eszköz, amely a levegő áramlásának kinetikus energiáját mechanikussá alakítja. Ez az erő elindítja a forgórész forgását. Munkájának eredményeként a mechanikai energia ezt követően elektromos energiává alakul.
Ipari felhasználás
Az ilyen eszközöket nagy magán- vagy állami energiavállalatok gyártják. Általában úgynevezett hálózatokká egyesítik őket. Az eredmény szélerőművek. Ezek az ipari hálózatok különböznek egymástólnukleáris vagy termikus, mind a nyersanyagok (üzemanyag), mind a hulladék teljes hiánya miatt. Ahhoz, hogy a szélerőmű generátor meghibásodás nélkül működjön, az átlagos éves légáramlási sebességnek magasnak kell lennie. A modern rendszerek teljesítménye elérheti a 7,5 MW-ot.
Néhány működési nehézség
Az ipari szélgenerátort hét vagy tíz napon belül egy speciálisan előkészített helyre szerelik fel. Az építmény építésére vonatkozó engedélyek megszerzése pedig egyes esetekben több mint egy évet is igénybe vehet. Ezenkívül hosszú távú vizsgálatokra van szükség azon a helyen, ahol a szélgenerátorok telepítését végzik. Legalább év közben tanulmányozzák a légáramlás irányát és sebességét. Mindezek a tevékenységek jelentősen megnövelik a projektek megvalósítási idejét.
Rövid történelmi háttér
Érdemes megjegyezni, hogy az emberek az ókorban kezdték használni a szélenergiát. Egy egyszerű példa egy vitorla. Korszakunk előtt 200 évvel már szélmalmokat építettek, és az elektromosság felfedezése után az emberek megpróbálták a légáramlatok erejét felhasználni annak megszerzésére. A Szovjetunióban az előző század 50-es éveiig folyamatos munka folyt új berendezések tervezésén és tervezésén. Szélgenerátorokat széles körben használnak az országban.
Alkalmazási kör
A szélgenerátor közvetlenül a rendeltetésének megfelelően használható, vagy tisztán dekoratív funkciókat is elláthat. A légcsavar felszerelhető racsnival és elhelyezhetőa készüléket bármely megfelelő helyre. Ipari célokra korábban szélgenerátort használtak gabona őrlésére. Ma általában más berendezéseket használnak erre a célra. A szélgenerátorokat gyakran használják otthoni használatra. A külvárosi ingatlanok tulajdonosainak véleménye arról tanúskodik, hogy egy ilyen kialakítás hatékony a vízszivattyúzás folyamatában. Így egyes felhasználók szerint az egység körülbelül 30-50 liter / óra mennyiséget képes felemelni egy kútból vagy kútból. Az ilyen generátorok nagyon fontosak az adományozás szempontjából. A szélszerkezetek gyakran nélkülözhetetlenek ott, ahol a hálózat áramellátása megszakad. A fűtési rendszer indítására is szolgálnak. A szélgenerátort azonban legszélesebb körben használják villamosenergia-termelésre.
Osztályozás
Ha szükségessé vált szélgenerátor vásárlása magánházhoz, akkor érdemes többet megtudni ennek az egységnek a típusairól és a működési elvéről. A kialakítás lehet körhinta típusú. Ebben az esetben függőleges forgástengelye van. Ezenkívül a kialakítás szárnyas is lehet. Ez azt jelenti, hogy az egység forgástengelye vízszintes. Ezután vegye figyelembe az egyes típusokat külön-külön.
Carousel design
Egy ilyen szélgenerátornak kétségtelenül megvannak a maga előnyei. Gyorsan tapadásra tesz szert a légáramlás erősségének növelése során. Ezt követően a forgási sebesség közel azonos szinten van. Ez a kialakítás függetlenül figyeli a szél irányát. Ez azt jelenti, hogy nincs szüksége továbbiraberendezési tárgyak. A körhinta típusú szélgenerátor lassú mozgású. Ez lehetővé teszi meglehetősen egyszerű sémák használatát. Ugyanakkor az alacsony sebesség jelentősen korlátozza a szerkezetek használatát. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy szükség van a fokozatos sebességváltók további használatára. A szorzók meglehetősen alacsony hatásfokkal rendelkeznek. Sebességváltó nélkül a szélgenerátor működése lényegesen nehezebb.
Szárnytervezés
Mi az ilyen generátor (szél)? Sok felhasználó véleménye a tervezés mellett szól. A szárny típusú egységnek számos előnye van a fent leírtakhoz képest. Az ilyen szélgenerátor kétségtelen előnyeihez a felhasználók meglehetősen nagy forgási sebességet tulajdonítanak. Ennek köszönhetően nincs szükség a szorzó további használatára. A lapátszerkezet lapátjait a légáramlásra merőlegesen, azaz függőlegesen kell elhelyezni. Ehhez stabilizátort használnak. A felhasználók szerint a lapátos szélgenerátor másik előnye a légáramlás nagy energiaátalakítási hatékonysága. Ugyanakkor az ilyen kialakításokban a forgási sebesség fordítottan arányos a pengék számával. Ebben a tekintetben az egységeknek általában legfeljebb három szárnyuk van. Az ilyen létesítmények széles körű népszerűsége a szerkezetek egyszerű gyártásának is köszönhető.
Eszközválasztási kritériumok
Először is pontosan meg kell határozni az átlagsebességet ésa légáramlás preferált iránya azon a helyen, ahol az egység működni fog. Néhány paraméterrel tisztában kell lennie. Tehát a kezdeti sebesség, amellyel a lapátok forogni kezdenek, 2 m/s. Az egység maximális hatékonyságát 9-12 m/s áramlási sebességgel éri el. A generátor teljesítménye a légcsavar átmérőjétől és a szél sebességétől függ.
Dizájnjellemzők
Miből áll egy otthoni szélgenerátor? Maga a kialakítás tartalmaz egy pengékkel ellátott kereket. Sebességváltó is van hozzá. Ezt a mechanizmust a nyomaték átalakítására és továbbítására tervezték. A kialakításban egy árboc is található. Maga a készülék telepítve van rá. Ezenkívül a készülék akkumulátorral és inverterrel van felszerelve. Ez utóbbi segítségével az egyenáram effektív váltóárammá alakul.
Eszköz és hálózat
A ma létező egységek többsége központi vagy helyi áramforrással működik. Például lehet dízelgenerátor. A további forrás használatának szükségességét a légáramlások instabilitása magyarázza. Ebben az esetben a hálózat stabilizáló feladatot lát el. Az ilyen szerkezetek használatának bizonyos feltételei vannak. Az egyik legfontosabb az, hogy a hálózat teljesítményének szükségszerűen nagyobbnak kell lennie, mint egy szélgenerátoré, legalább 1,8-szorosa.
Működési elv
Erőteljes légáramlatok hajtják a szélgenerátor lapátjait. Pörögni kezdenek. A kapott energiát a forgórészen keresztül továbbítják a szorzóhoz. hogyanFentebb elhangzott, hogy az egységek egyénileg és csoportosan is működhetnek. Egyes kiviteleknél szorzót szereltek fel az eszköz teljesítményének javítása érdekében. Azt kell mondani, hogy nem mindenki vásárolhat ilyen egységet. Ebben a tekintetben egyesek saját kezűleg építenek szélgenerátorokat otthonukba. Hogyan kell ezt megtenni, a továbbiakban meg fogjuk fontolni.
Egység típusa
Mik azok az otthoni szélgenerátorok? Kétféle eszköz létezik. Az első egy vízszintes, a második pedig egy függőleges szélgenerátor. Ez utóbbi kialakítást maguk a felhasználók szerint is egyszerűbb összeszerelni és telepíteni – a készülék kiegyensúlyozása meglehetősen egyszerű. Ezen túlmenően ennek a rendszernek nagyobb az effektív szélhatás együtthatója. Minél erősebb az összeszereléshez választott eszköz, annál nagyobb lesz a kerék súlya és átmérője. Ez viszont megnehezíti a kiegyensúlyozást és a telepítést.
Alkatrészek
Mielőtt szélgenerátort készítene, készítsen elő minden szükséges elemet és részletet:
- 12 V akkumulátor. Használhat autós készüléket, de jobb, ha másikat vásárol. Egy ilyen akkumulátor biztonságosabb és tartósabb lesz.
- 12 V generátor.
- Rotor 1,5-2 m.
- Fém hordó vagy vödör (nagy). Kívánatos alumíniumból vagy rozsdamentes acélból készült tartály használata.
- Akkumulátortöltő relé.
- Relé a lámpatöltéshez (például autóknál).
- Félig lezárt kapcsoló.
- Csatlakozódoboz.
- Voltmérő. Használhatja az autót.
- Áboc, melynek magassága 2-10 méter. Ön is elkészítheti. Ehhez PVC-csövekre és fém alkatrészekre lesz szükség az alaphoz.
- 4 M6 csavar.
- Vezetékek.
- Rozsdamentes huzal vagy bilincsek. Ezeket az elemeket az árbochoz rögzítjük.
A következő eszközökre is szüksége lesz:
- Vágók.
- Fúrás és fúrók.
- Csavarhúzó.
- Kulcsok.
Az árboc felszerelése
Beépítése előtt az alapot az alap térfogatának és a cső keresztmetszetének megfelelően ki kell tölteni. Ebben az esetben figyelembe kell venni az éghajlati és talajtulajdonságokat. A szélturbinával ellátott árboc felszerelését a habarcs megszilárdulása után kell elvégezni (legalább egy héttel az öntés után). Egyszerűen áshat egy oszlopot a földbe, és rögzítheti a vezetékeket. Ez a lehetőség azonban kevésbé megbízható.
Rotor
Az átmérőt az átlagos szélsebességnek megfelelően kell kiválasztani. Készül egy rotor és egy szíjtárcsa (egy speciális súrlódó kerék peremmel vagy a kerülete körüli horonnyal, amelyet úgy terveztek, hogy a mozgást átadja a hajtószíjnak vagy kötélnek). Valójában 6-7 m/s szélsebességgel egy 3 m-es elem ereje nagyobb lesz.
Wings
A hordó 4 egyenlő részre van osztva. Ehhez mérőszalagot és markert használnak. A pengék ollóval vannak vágva fémhez. A szárnyakat ezután rögzítik a szíjtárcsához és az aljához. Rögzítőkéntcsavarokat használnak. A helyeket nagyon pontosan meg kell mérni, különben a jövőben gyakran módosítani kell a forgást. A lapátok finoman, az ésszerű határokon belül összecsukódnak, hogy megakadályozzák a szükségtelen széllökéseket a légáramlásban.
Összeszerelés
A vezetékek a generátorhoz vannak csatlakoztatva, és az áramkör a kapcsolódobozban van összeszerelve. Az egység az árbochoz van rögzítve. A vezetékek az oszlopra és a generátorra vannak rögzítve. Ezután az egység, majd az akkumulátor csatlakozik az áramkörhöz. A terhelést legfeljebb 2,5 kW keresztmetszetű vezetékek segítségével csatlakoztatják. A pengék hajlítási fokától függően a forgási sebesség be van állítva. Egy ilyen egységnek elegendőnek kell lennie egy vidéki ház vagy nyaraló energiaellátásához.
Megnövelt termelékenység
Ha az árbocot 20-25 méterrel megemeljük, a légáramlás sebessége 30%-kal nő. Ezzel egyidejűleg az energiatermelést is akár másfélszeresére növelik. Ez az opció csökkentett szélsebességnél (4 m/s-ig) használható. Magas árboc esetén a fák és az épületek hatása megszűnik. Így készítheti el saját szélturbináját.
Iparági fejlesztés
Ma ésszerű áron vásárolhat otthoni szélgenerátort. Ez az iparág folyamatos és aktív fejlődéséről beszél. Az installáció saját megvásárlásával vagy összeszerelésével elég hosszú időre biztosíthatja saját otthona energiafüggetlenségét. Általában egy 1 kW névleges teljesítményű egység elegendő egy kis épülethez. Ugyanakkor a szél sebessége a készülék működési területén8 m/s legyen. Ha a területen nincs stabil légáramlás, vagy gyenge, a készüléket fel lehet szerelni dízelgenerátorral vagy fotovoltaikus cellákkal. Oroszországban manapság csak a szélgenerátorok telepítésének tendenciája figyelhető meg. A hazai piacon csak néhány kis teljesítményű, hazai igényeket kielégítő egység gyártó képviselteti magát. Az 1 kW-os szélturbinák ára egy komplett készletben 35-40 ezer rubeltől kezdődik. Ezek két évvel ezelőtti árak. Az eszköz telepítéséhez nincs szükség tanúsítvány kiállítására.
A kizsákmányolás hátrányai és előnyei
Az energiatarifák folyamatos növekedése ellenére maga az áram költsége az iparágak nagy részében az egyéb költségekkel együtt egyáltalán nem jelentős érték. A fogyasztók számára ma a stabilitás és az ellátás biztonsága kulcsfontosságú tényezők. A fő okok, amelyek kiváltják a szélgenerátorokból nyert ipari felhasználásra szánt energia árának emelkedését, a következők:
- Az autonóm működés szükségessége egy ideig. Ezekben az esetekben elemeket használnak.
- Ipari minőségű elektromos energia iránti igény. Ehhez egy invertert használnak.
- A folyamatos üzemidő szükségessége. Ilyen esetekben dízelgenerátorokat is használnak.
Ami az eszközök mindennapi használatát illeti, a működés hátrányai közé kell sorolni:
- Az akkumulátorok magas költsége. Ő azaz eszköz árának körülbelül 25%-a.
- Az inverter viszonylag magas költsége.
- A megbízható áramellátás biztosítása érdekében egyes esetekben dízelgenerátort használnak. Költsége összevethető magának az eszköznek az árával.
Azonban meg kell jegyezni, hogy ezek a tényezők elvesztik relevanciájukat egy modern kettős konverziós UPS és egy közös hálózat esetén. Ma gazdasági szempontból ipari célokra a legcélszerűbb szélgenerátor segítségével nem áramot, hanem egyen- vagy váltóáramot fogadni. Ezt követően hővé alakítják melegvíz és lakásfűtés céljából. Ehhez fűtőelemeket használnak. Ennek a rendszernek megvannak az előnyei. Különösen ebben az esetben egy közönséges vízzel ellátott kazán működhet energiaakkumulátorként, a hőfogyasztás tekintetében nincsenek olyan szigorú követelmények az ellátás folytonosságára és minőségére vonatkozóan.
