Как работает и для чего нужен ветрогенератор: разновидности, конструкция и выбор оборудования

Этапы изготовления

Для изменения конструкции асинхронного мотора сделайте следующее.

  1. Разберите мотор и выньте ротор.
  2. Удалите пластины с якоря ротора. Подрежьте их на глубину до 2 мм.
  3. Проточите пазы глубиной до 5 мм — под магниты.
  4. Разметьте полосу жести под магниты. Они должны одинаково отступать друг от друга — это предотвратит ненужную потерю мощности установки.
  5. Прикрепите их к этой полосе жести на суперклей. Зафиксируйте полосу с магнитами на якоре.
  6. Заполните пространство между магнитами холодной сваркой или эпоксидным клеем.
  7. Заусенцы и неровности на роторе удалите с помощью наждачной бумаги.
  8. Проверьте — и при необходимости замените — подшипники и болты двигателя.

Соберите мотор-генератор. Устройство готово к дальнейшему монтажу. Для проверки устройства зажмите его вал в патроне дрели или шуруповёрта и разгоните до 1000 оборотов в минуту.

При меньшей величине ошибка кроется в неравномерном чередовании магнитов в любой точке окружности вращения якоря.

Для сборки ветроустановки сделайте следующее.

  1. Из трубы ПВХ диаметром в 11-16 см вырежьте одинаковые куски, по длине соответствующие будущим лопастям.
  2. На каждом отрезке проведите произвольную линию и отступите от неё с обеих сторон 22 мм. Соответственно, ширина одной лопасти достигнет 44 мм. Повторите это же действие для противоположного торца отрезка.
  3. Соедините напрямик крайние точки с одной из сторон центральной линии.
  4. Нанесите с другой стороны очертания будущей лопасти.
  5. Вырежьте получившуюся лопасть и закруглите её свободный конец путём затачивания. Повторите вышеперечисленные действия для остальных лопастей.
  6. Прикрепите лопасти к ступице, используя переходник-втулку. В качестве крепежа подойдут болты с гайками и пружинящими шайбами. Ширина каждой лопасти по всей длине колеблется от 44 до 88 мм.

Этого хватит, чтобы ветер со скоростью от 3 м/с закрутил крыльчатку. Полученная конструкция должна быть отбалансирована — правильная балансировка предотвратит образование мёртвых точек, тормозящих генератор при вращении пропеллера.

Мотор-генератор с установленной крыльчаткой может быть помещён в защитный рукав, предохраняющий его от атмосферных осадков. Оставаясь сухим при любой погоде, защищённый от дождя и снега генератор прослужит долгие годы. Для сборки защитного кожуха сделайте следующее:

  1. в трубе диаметром от 7,5 см вырежьте продольную канавку шириной 2 см;
  2. обрежьте задний конец разрезанной трубы под углом в 45 градусов;
  3. поместите мотор-генератор с пропеллером в эту трубу и зафиксируйте её на нём.

Для свободного поворота двигателя потребуется шарнирное соединение на основе шарикоподшипников, наподобие имеющегося в бытовом вентиляторе. Оно может поворачиваться бесконечно в любую из сторон.

Чтобы кабель, с помощью которого снимаются наведённые в обмотке статора токи, не наматывался и не перекручивался, соединение в шарнире должно быть скользящим, но обеспечивающим надёжный, устойчивый электрический контакт мотора-генератора с далее расположенными функциональными узлами схемы.

Применение щёточно-графитного контакта неоправданно — графит имеет электрическое сопротивление на порядок выше, чем у алюминия и стали, и мощность установки заметно упадёт. Шарнир устанавливается на основе из куска профильной трубы. После сборки проверяют, не заедает ли получившийся поворотный механизм, не крутится и не перетирается ли кабель.

Обеспечив скользящий контакт и свободный поворот установки по ходу ветра, к дополнительному внешнему корпусу мотора крепят хвостовик, изготовленный, например, из пластиковой водопроводной трубы и куска листового пластика или алюминия.

В качестве опоры используют круглую или профильную трубу, один конец которой забетонирован в земле — не менее чем на метр. Чтобы опора не покосилась со временем от урагана, её дополняют тремя или шестью растяжками, сходящимися в центре под одним и тем же углом и направленными в разные стороны.

Закончив сборку мотор-генераторной части, рядом с мотором при необходимости монтируют диодный выпрямитель. Потери тока в проводах значительно можно снизить, применив повышающий трансформатор, расположенный вблизи генераторной установки — как в линиях, передающих на большие расстояния промышленную электроэнергию.

Контроллер заряда, батарею и инвертор включают далее по схеме. Ветроэлектрическая установка полностью собрана и готова к работе.

Цены на ветрогенераторы

Расчет окупаемости ветрогенератора

Вложив в приобретение устройства сотни тысяч рублей, новый владелец вправе рассчитывать на его очевидную выгоду и окупаемость ветряка. Попробуем рассчитать цену киловатта электроэнергии на стандартной модели генератора мощностью 4-5 кВт. При скорости ветра 4-5 м/с устройство даст около 350 кВт за месяц, или 4200 кВт за год. Срок службы генератора – около 25 лет, стоимость большинства моделей устройств – в пределах 280 000 рублей. Делим стоимость на произведение годовой выработки и срока эксплуатации:

280 000 / 4200*25 = 2,666 рубля

Таким образом, стоимость киловатта энергии окупаемого ветрогенератора будет составлять чуть более 2,5 рубля. По сравнению с актуальным уровнем цен выгода есть, но она не так велика, как хотелось бы при использовании альтернативных источников энергии.

Приведенные выше расчеты дают другой результат, если скорость ветра составит около 7-8 м/с. В месяц ветрогенератор мощностью 6-7 кВт даст около 780 кВт или в год 9000 кВт. При стоимости таких ветряков около 310 000 получим следующий результат:

310 000 / 9000*25 = 1,3722 рубля

Такая стоимость – очевидная выгода, особенно для энергоемких объектов.

Цены и производители

К выбору ветряной электростанции необходимо подходить основательно. Основными критериями выступают мощность оборудования, тип оси (горизонтальная или вертикальная), а также производитель. Перед покупкой необходимо тщательно изучить технические характеристики и сравнить продукцию разных производителей.

Цены ветрогенераторов российского производства:

Производитель Цена, тыс. руб.
Ветроэнергетическая компания 30-300
Rkraft 65-908
Ветроэнергетика 78-130
Сапсан-Энергия 149-319
ГРЦ-Вертикаль 204-600

Многие из этих организаций занимаются производством оборудования по индивидуальным заказам, а также оказывают помощь в проектировании и выполнении расчетов.

Цены ветряков для дома зарубежного производства значительно выше. Минимальная стоимость установок составляет 120 тыс. руб. Продукция зарубежных компаний отличается высоким уровнем качества благодаря использованию на производстве высокотехнологичного оборудования. Однако ремонт таких установок будет дорогостоящим, а покупка запчастей может сопровождаться сложностями.

Стоимость заводского ветряка российского производства может варьировать в пределах 30-600 тыс. руб.

Преимущества ветряков заводского производства:

  • возможность приобрести устройство в полной комплектации и даже заказать его профессиональную установку;
  • обширный выбор производителей и модификаций с различными характеристиками;
  • гарантия качества;
  • возможность вызова квалифицированного специалиста для осуществления ремонтных работ.

С учетом высокой стоимости заводского оборудования многие владельцы загородных участков отдают предпочтение конструкциям, изготовленным своими руками. На изготовление самодельного ветрогенератора уходит около 3000-5000 руб. Большая часть этой суммы тратится на покупку качественной аккумуляторной батареи, которая способна на протяжении длительного времени удерживать заряд.

Преимущества изготовленных своими руками ветряных электростанций:

  • существенная экономия денежных средств;
  • при создании самодельного ветряка конструктор будет знать все особенности его строения;
  • возможность изготовить основные детали и лопасти для ветрогенератора своими руками из подручных материалов.

Самодельные конструкции, в отличие от заводских ветряных электростанций, выходят из строя гораздо чаще.

Самодельные конструкции ветрогенераторов уступают по качеству и надежности промышленным моделям

Запчасти и комплектующие ветроустановок

К основному базовому комплекту оборудования, без которого работа ветряных электрогенераторов невозможна, относятся:

  • электрогенератор (мотор);
  • ветротурбина, лопасти, ротор;
  • крепления;
  • поворотный механизм;
  • датчик ветра;
  • мачта;
  • троса.

Аккумуляторные батареи, несетевые и сетевые инверторы, контроллер, система азимутального привода (хвост), другое дополнительное оборудование подбираются индивидуально для каждой установки.

Требуется производить замену запчастей ветрогенератора при обслуживании и в крайних случаях — ремонт

Базовые комплектующие и запасные детали лучше заказывать напрямую, непосредственно с завода изготовителя. Можно обратиться к компаниям поставляющим из Германии и других стран Европы реновированные (б/у) ветроустановки и подходящие к ним комплектующие детали для ремонтных работ.

Требуется иметь доступ к основным комплектующим для ремонта установки

При размещении заказа на запасные детали, следует предоставлять данные о производителе генератора, указывать его модель и мощность. Необходимо подробное описание детали (можно в виде фотографии), с указанием ее функциональных и технических характеристик.

Как сделать своими руками

Умея работать с различным ручным инструментом и приняв решение построить ветровой генератор своими силами, лопасти такого устройства, также можно изготовить самостоятельно. В этом случае выбор материала, используемого для изготовления, зависит от имеющегося в наличии, и это могут быть следующие варианты:

Из ПВХ трубы

В этом случае используются трубы, используемые для сетей канализации или водопровода, большого диаметра и обладающие высокой прочностью, что обусловлено их применением в сетях с избыточным давлением.

Расчет формы лопасти произвести самостоятельно довольно таки сложно, поэтому оптимальный вариант, это найти шаблон требуемого размера. Для этого можно воспользоваться специализированной литературой, журналами или интернет ресурсами, в которых приводится большое количество разнообразных по конфигурации и геометрическим размерам изделий.

По шаблону, на поверхности трубы, наносятся размеры, после чего, при помощи режущего инструмента, выполняется выпиливание лопастей, как на ниже приведенном рисунке.

Боковые грани зачищаются, удаляются заусеницы и неровности. После изготовления требуемого количества, лопасти соединяются в единый блок и помещаются на вал ветрового генератора.

Из стеклопластика

При использовании стеклопластика (стекловолокна), вначале из дерева изготавливается шаблон, по которому в дальнейшем, и изготавливаются элементы лопастей. Как правило, в этом случае, они делаются полыми, при необходимости возможна установка усиливающих лонжеронов и заполнении пустот различными компонентами.

При создании шаблона, поверхность лопасти условно делится по горизонтальной оси, после чего получается шаблон нижней и шаблон верхней частей. По изготовленному основанию (шаблону), который можно назвать матрицей, изготавливаются отдельные элементы лопасти. Для этого по матрице, с использованием эпоксидной смолы и отвердителя, наносятся несколько слоев стекловолокна, которое должно затвердеть. После застывания, внутрь поверхности изготавливаемого изделия, устанавливаются лонжероны и уплотнитель (в хвостовую часть). Уплотнитель укладывается в случае необходимости, что должно быть подтверждено соответствующим расчетом или обоснованием, приведенном в технической литературе, где был взят шаблон.

Изготовленные части соединяются между собой при помощи клея, в комлевой части, монтируется хвостовик, с помощью которого лопасть крепится к валу ветрового генератора.

При выполнении работ потребуется следующий инструмент:

  • Ножовки различного типа, в зависимости от используемого материала;
  • Ножницы по металлу или ручной электрический инструмент (лобзик, «болгарка» и т.д.);
  • Маркеры и чертилки, используемые для разметки изготавливаемых деталей;
  • Абразивные материалы: наждачная бумага, шлифовальные круги для углошлифовальной машинки, напильники – используемые для обработки поверхностей.

Материал для изготовления

Прежде, чем начать работы по созданию крыльчатки, надо определиться с материалом. Выбор производится из того, что имеется в наличии, или из материалов, более знакомых пользователю и доступных для обработки. Требования к материалу для изготовления лопастей:

  • прочность
  • малый вес
  • легкость обработки
  • возможность придания нужной формы или наличие ее у заготовки
  • доступность

Из всех возможных вариантов опытным путем были выделены несколько наиболее удачных. Рассмотрим их подробнее.

Трубы ПВХ

Использование канализационных труб ПВХ большого диаметра позволяет быстро и недорого получить вполне качественные лопасти. Пластик не боится воздействия влаги, легко обрабатывается. Самым ценным качеством является наличие у заготовки формы ровного желоба, остается лишь правильно отрезать все лишнее.

Простота изготовления и дешевизна материала в сочетании с эксплуатационными качествами пластика сделали трубы ПВХ самым ходовым материалом при изготовлении самодельных ветряков. К недостаткам материала можно отнести его хрупкость при низких температурах.

Алюминий

Лопасти из алюминия долговечны, прочны и не боятся никаких внешних воздействий. При этом, они тяжелее, чем пластиковые и требуют тщательной балансировки колеса. Кроме того, работа с металлом, даже таким податливым, как алюминий, требует наличия навыков и подходящего инструмента.

Затрудняет работу и форма материала — чаще всего используется листовой алюминий, поэтому мало изготовить лопасти, надо придать им соответствующий профиль, для чего придется сделать специальный шаблон. Как вариант, можно сначала изогнуть лист по оправке, затем приступить к разметке и резке деталей. В целом, материал более устойчив к нагрузкам, не боится температурных или погодных воздействий.

Стекловолокно

Такой выбор — для специалистов. Работа со стекловолокном сложна, требует навыков и знания множества тонкостей. Порядок создания лопасти включает в себя несколько операций:

  • изготовление деревянного шаблона, покрытие его поверхности воском, мастикой или иным материалом, отталкивающим клей
  • изготовление одной половины лопасти. На поверхность шаблона наносится слой эпоксидки, на который тут же укладывается стеклоткань. Затем снова наносится эпоксидка (не дожидаясь засыхания предыдущего слоя) и опять стеклоткань. Таким образом создается одна половина лопасти нужной толщины
  • подобным образом изготавливается вторая половина лопасти
  • после застывания клея половинки соединяются при помощи эпоксидки. Стыки зашлифовываются, в торец вставляется втулка для присоединения к ступице

Технология сложна, требует времени и умения работать с материалами. Кроме того, эпоксидная смола имеет неприятное свойство закипать в больших объемах, что создает постоянную угрозу испортить всю работу. Поэтому выбирать стеклоткань следует только опытным и подготовленным пользователям.

Древесина

Работа с деревом достаточно хорошо знакома для большинства пользователей, но создание лопастей — задача достаточно сложная. Мало того, что форма изделия сама по себе непроста, так еще и потребуется изготовить несколько одинаковых неотличимых друг от друга образцов.

Решение такой задачи по плечу далеко не всем. Кроме того, готовые изделия надо качественно защитить от воздействия влаги, пропитать олифой или маслом, покрасить и т.д.

Древесина обладает массой отрицательных качеств — она склонна к короблению, растрескиванию, гниению. Впитывает и легко отдает влагу, что изменяет массу и баланс крыльчатки. Все эти свойства делают материал не лучшим вариантом выбора для домашнего мастера, поскольку лишние осложнения никому не нужны.

Делаем лопасть для ветрогенератора.  wind generator bladeДелаем лопасть для ветрогенератора. wind generator blade

Где лучше устанавливать?

Для максимальной эффективности оборудование следует ставить на открытой местности, в наиболее высокой точке

Важно, чтобы ветровой генератор располагался не ниже уровня зданий, находящихся рядом. Из-за этого возникнут препятствия для ветрового потока, в результате чего коэффициент полезного действия будет низким. В случае когда участок выходит к водоему или реке, ветровой генератор устанавливается непосредственно на берегу

В случае когда участок выходит к водоему или реке, ветровой генератор устанавливается непосредственно на берегу.

Для монтажа системы оптимально подходят возвышенности либо большие пустые местности. Желательно, чтобы на пространстве не было искусственных преград, препятствующих прохождению ветрового потока. Если участок или здание расположено в городской черте, то установку ветрового генератора необходимо выполнить на крыше. Чтобы расположить оборудование в жилом многоквартирном доме, нужно получить письменное согласие соседей, а также разрешение из государственных инстанций. Установка генератора будет производиться также на крыше.

При выборе места важно помнить, что ветрогенератов должен располагаться не ближе, чем в 15 метров от зданий и не дальше, чем в 25. Благодаря этому шум от работы установки не будет беспокоить жильцов.  Загрузка …

 Загрузка …

Лопасти из стекловолокна

Наиболее кропотливым и требующим большого терпения является способ изготовления лопастей для ветрогенератора с использованием стекловолокна. Любое изделие из данного материала создается в три этапа.

На первом этапе следует определиться с формой и размерами лопасти, т. е., произвести расчет лопастей ветрогенератора. На основании этих данных можно приступать к изготовлению формы для будущего изделия. Обычно форма выпиливается из мягких пород дерева, тщательно обрабатывается наждачной бумагой. Форма должна быть гладкой, без царапин, выпуклостей и неровностей, так как все они могут неизбежно отразиться на поверхности лопасти.

Второй этап представляет из себя непосредственно изготовление лопасти для ветрогенератора своими руками, т. е., последовательное укладывание полос стекловолокна в форму. Следует тщательно проглаживать каждый слой, избегая попадания внутрь пузырьков воздуха или различного мусора. После полного заполнения формы, она закрывается заранее изготовленной крышкой, и лопасть оставляется в теплом месте до полного высыхания.

На третьем этапе самодельные лопасти для ветрогенератора следует тщательно проверить на искривления и деформацию, а затем обработать наждачной бумагой. Для большей прочности лопасти можно покрасить или покрыть цветным лаком. Это придаст изделию наиболее эстетичный вид.

Далее по аналогии с другими способами нужно закрепить изготовленные детали на вращающемся соединительном элементе при помощи болтов. Из-за особой структуры стекловолокна не рекомендуется использовать заклепки или другие типы крепления, которые не являются съемными.

Ветрогенератор Онипко своими руками

Создание ротора Онипко для своих нужд — достаточно сложная задача. Конструкторы в качестве генератора используют мотор-колесо, что имеется в наличии не у всех. Но основная проблема, встающая перед самодеятельным изготовителем — создание сложных криволинейных поверхностей, их точное соединение и качественная балансировка колеса.

Для создателя подобной конструкции наиболее правильным вариантом станет создание качественного шаблона и создание крыльчатки из стеклопластика. Эта методика позволит изготовить легкое и достаточно точно выполненное колесо. Сами разработчики первые рабочие модели создавали из пенопласта и стеклоткани, поэтому наиболее разумно будет последовать их примеру.

Представляется нерациональным создавать ротор малой площади. Учитывая угол наклона потока по отношению к точкам поверхности лопастей, следует создать достаточно большое колесо, способное развивать мощность, соответствующую потребностям генератора. Использование мотор-колеса, которое применили конструкторы, не обязательно, можно приспособить любой тихоходный образец, не создающий значительной нагрузки на валу ротора.

Эксплуатация/обслуживание

Важно знать о тонкостях обслуживания и эксплуатации ветряка на яхте. Это позволит продлить срок его эксплуатации

Периодичность

Ветроустановку обслуживают каждые полгода. В зависимости от интенсивности использования определяют сроки определенных работ.

Что входит в работы

Через каждые 400 часов эксплуатации смазывают подшипники ветряка. Полностью смазочный состав обновляют каждые 1000-1500 часов работы. Старую смазку смывают керосином. Каждый месяц проверяют болтовые соединения и контакты.

Иногда приходится ремонтировать или делать ТО ветрогенератора прямо на яхте

Через 100 часов работы осматривают коллектор и щетки. В случае шероховатой поверхности коллектора его отшлифовывают.

Помещение, где установлен аккумулятор, должно размещаться не дальше 20 м от ветряка. Нельзя допускать, чтобы температура в помещении снижалась до +5 градусов. Аккумуляторы устанавливают в деревянный шкаф, имеющий вытяжку для отвода газов. В помещение с батареями нельзя входить с огнем.

На что обращать внимание

Особое внимание уделяют креплениям мачты, состоянию тросов, соединениям и движущимся элементам ветряка. Установка ветрогенератора на яхту – оптимальное решение для владельцев малых судов

Существует много разных моделей, предназначенные для круизов или прибрежного плавания. Благодаря их установке обеспечивается постоянное поддержание работы устройств связи и навигации

Установка ветрогенератора на яхту – оптимальное решение для владельцев малых судов. Существует много разных моделей, предназначенные для круизов или прибрежного плавания. Благодаря их установке обеспечивается постоянное поддержание работы устройств связи и навигации.

Расчет окупаемости ветрогенератора

Вложив в приобретение устройства сотни тысяч рублей, новый владелец вправе рассчитывать на его очевидную выгоду и окупаемость ветряка. Попробуем рассчитать цену киловатта электроэнергии на стандартной модели генератора мощностью 4-5 кВт.

При скорости ветра 4-5 м/с устройство даст около 350 кВт за месяц, или 4200 кВт за год. Срок службы генератора – около 25 лет, стоимость большинства моделей устройств – в пределах 280 000 рублей.

Делим стоимость на произведение годовой выработки и срока эксплуатации:

280 000 / 4200*25 = 2,666 рубля

Таким образом, стоимость киловатта энергии окупаемого ветрогенератора будет составлять чуть более 2,5 рубля. По сравнению с актуальным уровнем цен выгода есть, но она не так велика, как хотелось бы при использовании альтернативных источников энергии.

Приведенные выше расчеты дают другой результат, если скорость ветра составит около 7-8 м/с. В месяц ветрогенератор мощностью 6-7 кВт даст около 780 кВт или в год 9000 кВт.

При стоимости таких ветряков около 310 000 получим следующий результат:

310 000 / 9000*25 = 1,3722 рубляТакая стоимость – очевидная выгода, особенно для энергоемких объектов.

Горизонтальные ветрогенераторы (крыльчатые)

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

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.

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.

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

Особенности применения ветрогенераторов

Чтобы устройство работало на полную мощность и сумело превзойти свои номинальные характеристики, его рекомендуется устанавливать на большой высоте – около 30-40 м, где порывы ветра сильнее, чем у поверхности земли. В условиях плотной застройки выполнение данного требования проблематично. Поэтому расчет высоты нужно делать, добавляя около 4-5 м от уровня поверхности самого высокого здания возле площадки под генератор. Оптимальное же место его монтажа – степь или участок без растительности радиусом около 200 м относительно точки установки.

Учитывая непостоянный характер ветров, ветрогенератор лучше использовать для питания приборов и техники, которая не предъявляет особых требований к качеству энергоснабжения. А вот подключать к устройству напрямую чувствительные приборы категорически не рекомендуется. Вследствие частых скачков напряжения они быстро выйдут из строя. Решением проблемы может стать использование выпрямителя электроэнергии, выбор и монтаж которого следует выполнять с учетом рекомендаций производителя.

Разработчики альтернативных источников энергоснабжения настоятельно советуют использовать возможности системы бесперебойного питания. В ее функции будет входить накопление запасов «лишней» электроэнергии и ее подача в дом во время продолжительного безветрия, когда генератор находится в режиме вынужденного простоя. Основа системы – аккумуляторная батарея, для своевременной подзарядки которой необходимо подключить в сеть выпрямитель. Он выровняет показатели получаемой энергии и снизит риск перезарядки в случае резкого скачка напряжения при увеличении силы ветра. А чтобы превратить постоянный ток от генератора в переменный, подходящий для питания бытовых устройств, в систему монтируют инвертор.

Если для региона характерны многодневные периоды безветрия, в систему бесперебойного питания рекомендуется подключить бензиновый или дизельный генератор. В случае полной разрядки аккумулятора и временного бездействия ветряка устройство обеспечит подачу в дом требуемого количества электроэнергии, и перебоев с электроснабжением удастся избежать.

Разновидности устройств

На сегодняшний день существует несколько признаков, по которым можно разделить на несколько групп сделанные своими руками ветряные генераторы или покупные.

Отличие может заключаться в количестве лопастей, которые имеются у пропеллера. Материал, из которого изготавливаются данные лопасти, также играет важную роль. Можно разделить на разные группы по расположению оси вращения по отношению к поверхности земли. Последнее — это шаговый признак винта.

На сегодняшний день можно встретить модели, у которых имеется одна, две или три лопасти, а также могут быть многолопастные приспособления. Отличительная особенность многолопастных заключается в том, что они будут вращаться даже при слабом ветре. Однако стоит отметить, что такие ветряные генераторы для частного дома чаще используются в том случае, если сам процесс поворота важнее, чем выработка электроэнергии. Другими словами, его можно использовать для подъема воды из глубокого колодца, к примеру.

Сами по себе лопасти могут быть двух типов — жесткими или парусными. Отличие состоит в материале, который используется для сборки. Парусные менее прочные и изготавливаются обычно из металла или стеклопластика. К тому же они гораздо дешевле, чем жесткие, но при этом их придется достаточно часто менять или ремонтировать, так как они менее прочные.

Что касается отличия по расположению оси вращения, то, естественно, что может быть всего два вида — горизонтальные и вертикальные. Каждый из них имеет свои положительные качества. Горизонтальное расположение лопастей дает больше мощности на выходе, а вертикальное позволит им реагировать практически на любое слабое дуновение ветра. По шаговому признаку модель может быть фиксированной или изменяемой. Сделать ветряной генератор для дома своими руками с изменяющимся шагом достаточно сложно, но в таком случае появится возможность регулировать скорость вращения лопастей. Фиксированные конструкции гораздо проще и надежнее в данном случае.

Как правильно чистить камеру и оборудование

Почему днем ветер дует с моря на сушу, а ночью – наоборот?

Создание самодельного ветряка

Самодельный ветровой генератор может применяться как основной или дополнительный источник энергии. Как вспомогательное устройство он может запитывать светильники в доме и на улице, греть воду в бойлере. Как главный источник электроэнергии он может подпитывать всю бытовую технику, отопительные системы и осветительную группу. Самостоятельное изготовление ветряка более выгодно, чем покупка магазинной модели. Устройства до 5 кВт могут обойтись в сумму до 200000 рублей, их ремонт также является дорогостоящим.

Основные узлы ветрогенератора

Генератор

Перед тем как сделать ветряную электростанцию своими руками, нужно собрать необходимые комплектующие. Для создания ветряка потребуются следующие детали:

  • Лопасти. Они могут выполняться из различных материалов.
  • Генератор. Можно собрать его самостоятельно или приобрести готовый.
  • Хвостовая часть. Помогает движению лопастей по направлению с максимально возможным КПД.
  • Мультипликатор. Позволяет увеличить скорость вращения ротора.
  • Мачта для крепежа. Фиксатор всех узлов.
  • Натяжные тросы. Также фиксируют всю конструкцию ветроэлектростанции, сделанную своими руками.
  • Аккумулятор, контроллер заряда, инвертор.

Новички могут создать генератор по простейшей схеме.

Сборка генератора

Сборка генератора

Ветряк можно создать из любых материалов, даже из пластиковых бутылок. Он будет вращаться от ветра и издавать шум. Схемы сборки таких устройств бывают разные – ось может устанавливаться вертикально, горизонтально. Прибор может быть абсолютно разных размеров.

Основа самодельного ветряка – генератор. Для его самостоятельной сборки потребуется:

  • Статор. Делается из двух металлических листов, которые вырезаются в виде круга диаметром 500 мм. К каждому кругу приклеивается по 12 неодимовых магнитов диаметром 50 мм. Полюса должны обязательно чередоваться. Во второй окружности полосы ставятся со сдвигом.
  • Ротор. Состоит из 9 катушек с медной проволокой диаметром 3 мм. На каждой катушке должно быть по 70 обмоток. Размещаются на немагнитной основе.
  • Ось. Она проделывается в середине ротора. Для устойчивости конструкцию следует отцентровать.

Монтаж лопастей

Изготовление лопастей из полипропиленовой трубы

При ветряной погоде из самодельной ветроэлектростанции можно получить до 3,5 кВт мощности. В среднем этот показатель будет около 2 кВт. В самом простом горизонтальном генераторе делается три лопасти. Их можно выполнять из следующих материалов:

  • Древесина. К минусам можно отнести образование трещин в процессе эксплуатации. В будущем потребуется замена лопастей.
  • Полипропилен. Это оптимальный вариант для ветрогенераторов с небольшой мощностью.
  • Металл. Считается самым прочным, качественным, долговечным и надежным материалом для лопастей ветряка. Рекомендуется выбирать для таких целей дюралюминий – он надежный и не особо тяжелый.

Когда лопасти созданы, их следует установить вместе с ротором на монтажную площадку. На ней же закрепляется хвостовая часть.

Запуск

Схема сборки

Важно правильно выбрать место, где будет находиться ветряк. Элемент следует поставить вертикально и как можно выше, чтобы он попадал в зону сильных ветров

Рядом не должно быть никаких крупных зданий и деревьев, а также других объектов, которые будут мешать циркуляции потоков воздуха в ветровой мельнице для электричества.

Когда собранная установка начнет работать, к ней нужно подключить мультиметр. Он присоединяется к ветви генератора с целью проверки наличия напряжения. Когда оно зарегистрировано, можно считать, что ветряк готов к полноценной эксплуатации. Далее продумывается схема подачи получаемого электропитания к жилищу и другим объектам.

Подключение в доме

Схема подключения

К ветряной установке нужно подключить бытовые приборы, которые будут запитываться от нее. Для этого потребуется приобрести инверторный преобразователь с показателем эффективности 99%. Тогда будут минимальные потери при преобразовании постоянного тока в переменный.

В корпусе будет присутствовать 3 узла:

  • Аккумулятор. Накапливает энергию.
  • Контроллер заряда. Отвечает за длительность службы батареи.
  • Преобразователь. Переводит постоянный ток в переменный.
Ветрогенератор своими руками из автомобильногоВетрогенератор своими руками из автомобильного

Ветрогенератор вертикальный

Рассмотрим вертикальный ветрогенератор внимательнее. Существует масса вариантов конструкции, из которых большинство является лишь проектом, не производится и в продаже не имеется. Недолгий поиск в сети выдает следующую картину: при наличии эффективных и производительных опытных образцов, производятся только разные варианты ортогональных роторов. Стоимость значительно различается — китайские модели заметно дешевле, хотя заявленные показатели вполне соответствуют европейским или американским установкам.

Учитывая реальную выработку 10 % от номинала, рассмотрим установки мощностью 20 кВт. Ветрогенератор Falcon Euro мощностью 20 кВт стоит 1050000 руб. В день он сможет произвести около 48 кВт. Простейший расчет показывает, что за 20 лет службы он произведет 350400 кВт энергии. Разделив цену комплекта на количество энергии получаем цену 1 кВт около 3 рублей. Эта цена расчетная, на практике затраты возрастут, а выработка снизится.

Если использовать более доступные китайские модели, то возникает вопрос о качестве. Насколько оборудование сможет выполнять свои функции в условиях сильных морозов, каков срок службы? Ответы на эти вопросы может дать только практика, поэтому использование таких устройств ограничено. Оптимальным вариантом остается самостоятельное изготовление вертикальных конструкций, позволяющее использовать наиболее производительные проекты, существенно снизить затраты на материалы и монтаж.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий