Для того, щоб підібрати найбільш оптимальний варіант вітряка для свого будинку, необхідно знати деякі особливості пристрою і роботи вітряків їх переваги та недоліки, а також метеорологічні особливості місцевості.
Зміст:
- Деякі формальності
- Компоненти та розрахунки
- Оптимальні режими використання
- Проблеми на етапі проектування
Потреба встановити вітряк біля приватного будинку може виникнути в двох випадках — якщо централізованого електропостачання немає зовсім або вона залишає бажати кращого або ж ви вирішили істотно заощадити на оплаті за електроенергію. Будівництво вітрогенератора — досить масштабний захід і за коштами, і за трудовитратами, тому вимагає попередніх розрахунків і уточнення безлічі факторів.
Вітер — екологічно чистий невичерпне джерело енергії, яким людство користується вже тисячі років. Для отримання електроенергії його почали використовувати близько століття тому, але не скрізь вітер має достатні показники, щоб було вигідно встановлювати вітрогенератор.
Пошук по спеціалізованим сайтам з метеорологічної статистикою, візит на місцеву метеостанцію, збір та перевірка даних по силі і напряму вітру своїми руками на місці проектованої установки, наприклад, за допомогою анемометра з самописцем, піднятого над землею на рівень ротора майбутнього генератора буде першочерговим завданням.
Якщо у вашій місцевості вітер має середньорічну швидкість менше ніж 4-4,5 м/с (14,4—16,2 км/год), вітряк швидше за все виявиться нерентабельним. Краще всього встановлювати вітряки на пагорбах, узбережжях, в степу — там, де постійно дме сильний вітер і немає ніяких природних або штучних перешкод для нього.
Якщо є вітрова тінь від пагорба, високих дерев, доведеться або збільшувати висоту розташування вітрогенератора, що суттєво здорожує конструкцію, або переключитися на інші альтернативні джерела для постачання будинку теплом і електроенергією.
до змісту ?
Деякі формальності
Слід звернутися до місцевої влади та уточнити перелік вимог і дозволів, які потрібно отримати. Максимальна висота конструкції, яка не буде заважати польотів малої авіації, відсутність перешкод для радіозв’язку і телемовлення, створюваних вітрогенератором з металевими лопатами, граничний безпечний рівень шуму, а також згода сусідів на установку вітряка неподалік від їх будинків.
Погодьтеся, прикро буде, коли побудований своїми руками і вже діючий вітряк доведеться демонтувати або переробляти за рішенням суду. Тому чим більше дозволів вдасться зібрати — тим краще. Багатьох проблем можна уникнути, якщо оформленням дозволів на вітряк буде займатися фірма, яка його і буде встановлювати — але це також додаткові витрати.
до змісту ?
Компоненти та розрахунки
Вартість споруди варіюється в широких межах, в залежності від обраної конструкції вітряка і використаних компонентів. Є два основних типи вітрогенераторів — з горизонтальною віссю обертання (обов’язково розташовувати на висоті, оптимально 25-35 м) і з вертикальною віссю, які допустимо розміщувати на рівні землі.
Крім самого генератора для вітряків з горизонтальною віссю обертання необхідний ротор з лопатями, редуктор і поворотний хвіст, а також захисний кожух. Все це, зазвичай, встановлюється на високу щоглу. Оскільки щогла, як правило, досить масивна і висока споруда, під нього доведеться закладати фундамент, а також закріплювати її додатковими тросами-розтяжками.
Додатково до сумарною ціною конструкції додається вартість монтажу за допомогою крана. Щоб уникнути будівництва високою і дорогою щогли, для невеликих вітряків все частіше використовують варіанти конструкції з вертикальною віссю обертання ротора, які здатні працювати на меншій висоті при швидкості вітру від 1 м/с. Але такі системи відносно нові, тому однозначної статистики їх експлуатації ще не накопичено. Вони дають менше електроенергії, зате істотно дешевше і не такі гучні, їх простіше виготовити своїми руками.
На землі, у приміщенні розташовується інвертор для перетворення постійного струму від генератора в змінний, комплект акумуляторів, роз’єднувачі і автоматичні вимикачі, потрібні для перерозподілу отриманої електроенергії та відключення пристрою при аварійних ситуаціях або для ремонту.
Приблизна кількість енергії, що виробляється на протязі року вітряком з горизонтальною віссю обертання можна підрахувати за такою емпіричною формулою: E = 1.64 * D*D * V*V*V Де: E — електроенергія за рік (кВт*год/рік), D — діаметр ротора (у метрах), V — середня швидкість вітру (м/с). Після цього підраховуємо кількість і вартість споживаної вашим будинком за рік електроенергії, а потім множимо отримані цифри на 25-30 років — оціночний термін служби вітряка. Виходячи з цього, розраховуємо необхідний розмір лопатей і приблизну загальну вартість конструкції, в залежності від вартості компонентів.
Якщо щоглу можна побудувати самостійно, то електрообладнання і сам вітряк доцільно купувати серійні, заводської збірки. Хоча, народні умільці не раз демонстрували приклади самостійної побудови вітрогенераторів для дому на основі компонентів з інших пристроїв (електрогенераторів автомобілів, промислового устаткування, навіть примудряються пускати в справу перероблені електродвигуни від побутової техніки), використовувати саморобні лопаті ротора і хвостове оперення.
Схеми, методики та поради нескладно знайти в інтернеті або спеціалізованих технічних журналах, але в такому випадку вся відповідальність за працездатність і безпеку побудованого вітрогенератора буде лежати тільки на вас.
Очевидно, що зі збільшенням діаметра лопатей ротора і висоти щогли і відповідно більшою збирається енергії вітру зростає генеруюча потужність, але пропорційно зростає остаточна вартість конструкції.
За різними оцінками вартість споруди невеликого вітрогенератора для будинку складає в межах 2-8 тис. доларів за 1 кВт електроенергії. Якщо у вас вдома немає централізованого електропостачання, вітряк, швидше за все, буде коштувати дешевше самостійної прокладання лінії електропередач або палива для дизель-генератора.
Якщо ж він задумувався як засіб економії — вважайте і робіть висновки про його необхідність для дому. До речі, вже зараз отримана на великих промислових вітрогенераторах електроенергія за 1 кВт виходить дешевше, ніж електроенергія, вироблена на класичних теплових електростанціях. Собівартість електроенергії на малих вітрогенераторах трохи вище, але всі останні роки неухильно знижується.
У будь-якому випадку, якщо сьогодні вітряк виявиться нерентабельним, не викидайте зроблені своїми руками розрахунки — через деякий час поява нових моделей генераторів з великими показниками ККД, зміна тарифів на електроенергію можуть кардинально змінити ваше попереднє рішення.
Також спостерігайте за ситуацією з зеленим тарифом, який застосовується в багатьох країнах. За цим тарифом електроенергію, згенеровану будинку за допомогою альтернативних джерел, у тому числі енергії вітру, можна повертати в електромережу, отримуючи за неї доплату. Поява в країні зеленого тарифу або зміна його ставки може істотно вплинути на час окупності вітряка і проносимую їм економію для дому.
до змісту ?
Оптимальні режими використання
Вітер дме нерівномірно, і підвищена генерація електроенергії з його допомогою рідко буде збігатися з періодами максимального споживання в будинку. Тому бажано, щоб у вас була можливість забезпечити необхідну навантаження і використовувати всю зайву напрацьовану вітрогенератором електроенергію — на підігрів води в бойлері, що доповнюють систему опалення електронагрівачі всередині будинку, насос в колодязі, який качає воду в бак на даху, або ж на ще більш екзотичні завдання на зразок підзарядки акумуляторів електромобіля — всі вони повинні включатися автоматично при сильному вітрі і при маленькому загальному споживанні.
Взагалі, в умовах російського клімату з довгою холодною зимою і відносно невеликими швидкостями вітру найбільш енергоефективною і дешевої представляється схема з вітрогенератора з вертикальною віссю обертання, встановленого на рівні ґрунту або на невеликий щоглі 5-10 м заввишки, що піднімає його над дахом будинку і кронами плодових дерев. Вітряк безпосередньо підключається до окремого электронагревателю і бойлеру усередині приміщення, без перетворювачів струму та акумуляторів.
Таку схему цілком реально реалізувати своїми руками, не залучаючи монтажників. У цьому разі вітрогенератор виробляє по суті тепло для обігріву будинку, який, в свою чергу, служить безрозмірним тепловим акумулятором і дозволяє не надто турбуватися з-за нерегулярних перепадів сили вітру, повністю використовуючи всю напрацьовану вітрогенератором електроенергію. Причому така система виходить саморегулівної — сильний вітер швидше охолоджує будинок, але одночасно він же дає можливість тандему з вітрогенератора та електронагрівача краще його опалювати зсередини.
до змісту ?
Проблеми на етапі проектування
Шум в межах 40-60 Дб, який може заважати не тільки сусідів, але і вам. При можливості, якщо дозволяє конфігурація земельної ділянки, вітряк варто максимально віддалити від будинку. Оптимально на 200-300 м.
Тенденції розвитку техніки однозначно вказують на перспективність використання для повного або часткового постачання будинку електроенергією і теплом різноманітних альтернативних джерел: сонячних панелей, вітрових генераторів, теплових конвекторів, нових ефективних матеріалів для термоізоляції. Недорога і ефективна система для створення повністю енергонезалежного житла з наукової фантастики поступово перетворюється в досить поширене технічне рішення, і вітряк може опинитися в ньому одним із значущих елементів.
