Вивчаючи питання вибору вітроустановок, ми можемо зустріти досить багато різних видів. Основний тип ділення – горизонтальні і вертикальні. У чому ж різниця, які плюси та мінуси їх використання?
Зміст:
- Принципи вибору
- Види
- Горизонтальні
- Вертикальні
- Відмінності
- Застосування
Вітряки всіляких форм і розмірів зараз все частіше і частіше можна спостерігати над оселями наших громадян. Якщо ви зацікавилися можливістю виготовлення вітроустановки, використання сили вітру, дана стаття допоможе систематизувати знання, отримані з різних джерел, і створене вами дітище буде виконувати своє призначення, а не виявиться спочатку порожнім експонатом домашнього музею.
Вітроустановки покликані допомагати вирішувати найрізноманітніші проблеми, що стоять перед людиною. Найчастіше її використовують для вироблення електроенергії, що в деяких районах може виявитися життєвою необхідністю, а ось вітряк (це, погодьтеся, теж свого роду ? вітроустановка) приводить в дію жорна без зайвих посередників ? ньютоновская механіка в чистому вигляді.
до змісту ?
Принципи вибору
Для початку формулюємо задачу, яку беремося вирішувати: для чого саме вам необхідна енергія вітру, який процес вона стане забезпечувати. Іншими словами, що буде споживачем. Далі, процес створення проекту майбутньої вітроустановки: доведеться вирішити будь вона буде типу, як конкретно буде передаватися енергія до кінцевого споживача (електричний струм або механічно ? у вигляді крутного моменту, поступальних рухів, як-то по-іншому).
У статті ми розповімо про типи найважливішого елемента вітроустановки — ротора, розберемо плюси і мінуси кожного варіанту. Також торкнемося тему застосування вироблюваної енергії. Сподіваємося, ця інформація допоможе вам на стадії проектування агрегату.
до змісту ?
Види
Основний розподіл на дві великі групи вітроустановки мають за розташуванням осі обертання: горизонтальні і вертикальні.
до змісту ?
Горизонтальні
Прототип ? вітряк. Величезні лопаті-крила вітроустановки обертаються у вертикальній площині, перетворюючи кінетичну енергію вітру в енергію обертового вала. Вісь обертання такої машини завжди повинна бути спрямована строго назустріч вітру. Це досягається установкою на осі позаду лопатей великого хвостового стабілізатора або застосуванням автомата, відстежує напрямок вітру, і оснащеного механічним приводом.
до змісту ?
Вертикальні
Вісь обертання перпендикулярна до поверхні землі, обертання лопатей відбувається паралельно землі.
Порівняємо ці два типи конструкцій. Є думка, що горизонтальні вітроустановки значно більш ефективні, так як вся енергія повітряних мас, що стикається з лопатями, що витрачається зі знаком плюс, тобто створює обертальний момент потрібної спрямованості. Чого не скажеш про іншу конструкції. Приблизно 30…40 % повітряного потоку, що впливає на вертикальний ротор, працює зі знаком мінус, знижуючи ККД установки.
Ще одним плюсом горизонтальній вітроустановки є велика швидкість обертання гвинта, а це важливо, якщо метою є вироблення електроенергії. Адже саморобна вітроелектричні установки включає генератор, який найчастіше береться готовий, приміром, автомобільний. І якщо генератор ВАЗ 2108 для вироблення електрики вимагає від 1500 об/хв, то горизонтальна вітроустановка видасть лише 100, а вертикальна і того менше ? 15…20. Отже, у разі застосування готового генератора для авторської вітроелектростанції, для горизонтального гвинта потрібно мультиплікатор (редуктор ? навпаки) з меншим передаточним числом, меншої маси.
до змісту ?
Відмінності
Головний недолік горизонтальній вітроустановки — змінне в часі напрямок осі обертання. Ось список вузлів, від яких можна відмовитися, якщо застосовується вітроустановка з розташуванням осі перпендикулярно землі;
1. Механізм довороту вітроустановки назустріч вітру, автоматичний з приводом або хвостовий стабілізатор. Вертикальна вітроустановка працює при будь-якому напрямку вітру, і повертати вісь нікуди не потрібно;
2. Система щіток і контактних кілець. Вітроустановка не може без них працювати, адже генератор обертається нагорі високої щогли вліво ? вправо, а вироблювана електрика потрібно внизу. До того ж деякі генератори вимагають подачі струму обмотки збудження;
3. Громіздка висока щогла також не потрібно. Вертикальні турбіни можна розташовувати як завгодно низько, вони зберігають постійну положення, не вимагають запасу місця для поворотів за вітром. Як варіант: розташування на дахах будівель і споруд. Розрахунки показують, що установок однакової потужності для горизонтальної ? потрібно щогла вдвічі вище. І до того ж обслуговування вузлів і агрегатів, розташованих на землі або на десятиметрової вишки ? речі, погодьтеся, різні по складності;
4. Вважається, що велика вертикальна вітроустановка виходить на номінальну потужність при меншій швидкості вітру;
5. З досвіду застосування вітроустановок зазначено: у горизонтальних вітрогенераторів значно вище рівень шуму. Тим більше що зараз при створенні вітряків все ширше використовується принцип магнітної левітації, що зводить шуми практично до нуля.
до змісту ?
Застосування
Тепер про застосування отриманої енергії. Використання її в суто механічному вигляді ? справа дуже проблемне. Адже навряд чи когось влаштує чекати тиждень, поки швидкість вітру досягне необхідної сили, щоб приводиться ним у дію насос наповнив ваш басейн, купатися адже хочеться тут і зараз.
Тому найчастіше вітроустановку використовують для вироблення електричного струму. Електрику можна запасати, перетворювати, передавати на будь-які відстані. Одне АЛЕ. Для того щоб електрика, здобуту з допомогою саморобної вітроустановки, можна було запасати, а потім живити їм звичні побутові прилади, необхідно додатково:
Все перераховане коштує не малих грошей.
Є варіант не вимагає такої ретельної обробки одержуваного електрики. Вітроелектричні установки служить для опалення будівлі. Тут можна успішно застосовувати і брудну електроенергію: з посиленням вітру електронагрівальний елемент (вбудований в систему парового опалення, або окремий калорифер) буде гріти сильніше.
