Опис і характеристики різних типів вітрогенераторів, їх сильні і слабкі сторони і застосування в різних областях.

Зміст:

  • Введення
  • Розрахунок
  • Види
  • Вибір моделі
  • Новітні розробки

до змісту ?

Введення

Турбота про навколишнє середовище і про власному гаманці спонукала світлі уми людства до винаходу і впровадження нових методів виробництва енергії, джерелом для якої слугували б невичерпні ресурси: сонце, вода і вітер. Використання кожного такого джерела має свої переваги і недоліки, але найбільш доступною та ефективною вважається енергія вітру.

Звичайно, природа накладає певні обмеження на використання вітрогенераторів, і матеріальні витрати на вироблення 1 кВт електрики від енергії сонця і вітру приблизно порівнянні. Але в північних широтах, особливо в прибережних регіонах, використання вітрогенераторів поза конкуренцією.

Питання доцільності встановлення впирається в середню швидкість вітру в регіоні. Починаючи з 4 м/с встановлення вітрогенератора вважається доцільною, а при 9-12 м/с він працює з максимальним ККД. Але потужність вітрогенератора залежить не тільки від швидкості вітрового потоку (схема 1), але і від діаметра ротора і площі лопатей (схема 2).
Потужність і ККД вітрогенераторів різних типів: огляд технічних характеристикПотужність і ККД вітрогенераторів різних типів: огляд технічних характеристик

до змісту ?

Розрахунок

Якщо відома середня швидкість вітру, то маніпулюючи величинами діаметра гвинта або його площі, можна вивести відповідну потужність установки, яка необхідна.

Р = 2D*3V/7000, кВт, де
P — потужність;
D — діаметр гвинта, м;
V — швидкість вітру в м/с.

Дана формула розрахунку ефективності вітрогенератора справедлива виключно для крильчатого — горизонтального типу.

до змісту ?

Види

На даний момент в серійному виробництві існує 2 виду вітрогенераторів:

Потужність і ККД вітрогенераторів різних типів: огляд технічних характеристик

  • Карусельні — вісь обертання розташовується вертикально по відношенню до напрямку вітру. Мають ряд переваг у порівнянні з класичними — горизонтальними:
  • Виробляють електроенергію при невеликій силі вітру;
  • Не потребують складних, активних системах направлення на потік вітру, як наслідок, ідеально підходять для місцевості з турбулентними повітряними потоками;.
  • Потужність і ККД вітрогенераторів різних типів: огляд технічних характеристик

  • Деякі промислові моделі не потребують високій щоглі, сама вісь для лопатей є щоглою. Тому зручні в обслуговуванні;
  • Низький рівень шумового забруднення до 30 дБ;
  • Відмінний зовнішній вигляд.
  • Але вони мають серйозний недолік — тихохідний. Для його подолання застосовують підвищують редуктори, що дещо знижує ККД.

    Потужність і ККД вітрогенераторів різних типів: огляд технічних характеристик

  • Крильчасті — горизонтальні вітряки. Цей вигляд вітрогенератора найбільш поширений при використанні в промисловому виробництві електроенергії.
  • Переваги:

    • Більша швидкість обертання, це дозволяє з’єднуватися з генератором, що збільшує ККД;
    • Простота виготовлення;
    • Велика різноманітність моделей.

    Недоліки:

    • Високий рівень шумового та ультразвукового забруднення. Це може бути небезпечно для здоров’я людей. Тому генеруючі промислові потужності розташовують у безлюдних місцях;
    • Необхідність застосовувати стабілізатор і пристрої наведення на потік вітру;
    • Швидкість обертання знаходиться в зворотній пропорції до кількості лопатей, тому в промислових моделях рідко використовують більше трьох лопатей.

    Потужність і ККД вітрогенераторів різних типів: огляд технічних характеристикРоботи з подолання останнього недоліку ведуться вже досить давно. Було розроблено і випущено кілька невеликих моделей вітрогенераторів. Їх ККД досить високий для свого класу потужності, через оригінального будови лопаті.

    Площа опору вітру в такій моделі мінімальна, вона може працювати при силі вітру 2 м/с і видавати при цьому 30 Вт. Але враховуючи, що на тертя та інші втрати, в моделях такого класу, йде до 40% енергії, що залишилися 18 Вт не вистачить навіть на освітлення однією лампочкою. Для використання на дачі або в приватному будинку потрібно, щось серйозніше.

    до змісту ?

    Вибір моделі

    Вартість комплекту вітрогенератора, інвертора, щогли, ШАВРа — шафи автоматичного включення резерву, безпосередньо залежить від потужності і ККД.

    Максимальна потужність кВт
    Діаметр ротора м
    Висота щогли

    м
    Номінальна швидкість м/с
    Напруга

    Вт

    0,55
    2,5
    6
    8
    24

    2,6
    3,2
    9
    9
    120

    6,5
    6,4
    12
    10
    240

    11,2
    8
    12
    10
    240

    22
    10
    18
    12
    360

    Як бачимо для повного або часткового забезпечення садиби електрикою необхідні генератори великої потужності, встановити які самостійно досить проблематично. У будь-якому випадку високі капітальні вкладення і необхідність провадження робіт з монтажу щогли за допомогою спецтехніки істотно знижують популярність вітрових енергетичних систем для приватного використання.

    Потужність і ККД вітрогенераторів різних типів: огляд технічних характеристикІснують переносні вітрогенератори малої потужності, які можна взяти з собою в подорож. Ці моделі компактні швидко монтуються на місцевості, не вимагають особливого догляду, і дають достатньо енергії, для комфортного відпочинку на природі.

    І хоч максимальна потужність такої моделі всього 450 Вт, цього достатньо для освітлення всього кемпінгу і дає можливість використовувати побутові електроприлади далеко від цивілізації.

    Потужність і ККД вітрогенераторів різних типів: огляд технічних характеристикДля середніх і малих підприємств установка декількох вітрових генеруючих станцій могла б дати істотну економію в енерговитратах. Безліч європейських фірм займаються виробництвом продукції такого типу.

    Це складні інженерні системи, які потребують профілактики і обслуговування, але їх номінальна потужність така, що може перекрити потреби всього виробництва. Для прикладу в Техасі на найбільшій вітроелектростанції в США всього 420 таких генераторів виробляють за рік 735 мегават.

    до змісту ?

    Новітні розробки

    Потужність і ККД вітрогенераторів різних типів: огляд технічних характеристикПрогрес не стоїть на місці, і нові розробки піднімають ефективність вітрогенераторів на нову висоту, в буквальному сенсі. Однією з найбільш трудозатратных частин при створенні вітрової електростанції був монтаж наземних систем: щогли, генератора, ротора, лопатей. На малих висотах, біля землі вітрові потоки не постійні, а підйом генеруючих потужностей на велику висоту, робить щоглу занадто складною і дорогою конструкцією.

    Тепер цього можна уникнути. Компанія Makani Power розробила літаючий вітрогенератор — крило, запустивши який на велику висоту 550 м, можна отримати до 1 МВт електроенергії на рік.


    Соц закладки
    Соц закладки