Větrné generátory pro venkovský dům – ziskové nebo ne?
Větrná energie je šetrná k životnímu prostředí, nevyčerpatelná energie, a co je nejlepší, je snadno použitelná doma. K přeměně větrné energie na elektrickou energii se používají větrné elektrárny nebo větrné generátory.
Větrné generátory používané k výrobě elektrické energie přicházejí v různých velikostech, typech a modifikacích. Velké větrné turbíny, které se obvykle používají ve větrných elektrárnách (elektrárnách), mohou vyrábět velké množství elektřiny – stovky megawattů – které mohou pohánět stovky domácností. Malé větrné mlýny, které nevyrábějí více než 100 kW elektřiny, se používají v soukromých domech, farmách, vedlejších pozemcích atd., slouží jako zdroj dodatečné elektřiny a pomáhají snižovat platby za hlavní zdroj elektřiny. Velmi malé větrné mlýny s výkonem 20-300 W se používají k dobíjení baterií a tam, kde není potřeba velké množství elektřiny.
Malé větrné elektrárny budou nákladově efektivní, pokud budou splněny následující podmínky:
1) vítr vane ve vašem místě nepřetržitě mnoho dní v roce;
2) vaše náklady na energii jsou vysoké;
nejste připojeni k napájení nebo je od vás daleko.
Místo, kde budete instalovat větrný generátor, je velmi důležité. Neměl by být umístěn v blízkosti stromů, domů atd., protože. nezískáte plný užitek z větrného mlýna. Síla větru je vždy větší na kopcích, v blízkosti pobřeží, ve stepích, v místech, kde nejsou žádné stromy nebo budovy. Mějte na paměti, že stromy mohou růst, ale větrný generátor nikoli.
Nečekejte, že vaše větrná elektrárna bude neustále vyrábět dostatek elektřiny. Rychlost větru na stejném místě se může značně lišit a v důsledku toho se bude lišit i množství vyrobené elektřiny. A pokud se síla větru změní do 10 %, pak se vyrobená elektřina změní do 25 %!
Existují 2 hlavní typy větrných generátorů:
s horizontální osou rotace (HAWT – Horizontal Axis Wind Turbine) a vertikální (VAWT – Vertical Axis Wind Turbine). Horizontální větrné mlýny by měly být vždy nasměrovány po větru. Za tímto účelem jejich konstrukce zahrnuje rotační mechanismus. Malé větrné generátory používají mechanismus korouhvičky k otáčení ve větru (takzvaný „ocas“). Nechybí ani mechanismus pro natáčení lopatek podél větru při hurikánových větrech (nad 25 m/sec), aby je větrný generátor mohl pohybovat beze ztrát. Stožár pro horizontální větrné turbíny musí být navržen tak, aby se lopatky nedotýkaly předmětů, které se mohou nacházet pod nimi. Vzhledem k velkému průměru lopatek, složitosti natáčecího mechanismu a velkému množství mechanických spojů je životnost malých horizontálních větrných generátorů 10-15 let. Největší nevýhodou horizontálních větrných generátorů je vysoká startovací (od 3 m/s) a nominální (11-1 5 m/s) rychlost větru – to je činí neúčinnými pro použití v kontinentálních oblastech, kde je průměrná rychlost větru 3- 5 m/sec.
Vertikální větrné generátory fungují v jakémkoli směru větru. Vyžadují menší výšku stožáru, protože. jejich čepele jsou umístěny nad stěžněm, spíše než nad a pod. Navíc, vzhledem k tomu, že lopatky jsou umístěny nad stožárem, vertikální větrný generátor vyrábí více energie, protože Rychlost větru se zvyšuje s rostoucí vzdáleností od země. Tento typ větrného generátoru má méně rotačních a jiných mechanických prvků, takže minimální životnost je 20-25 let. Vertikální větrné generátory jsou určeny pro provoz o rychlosti větru 1-25 m/s. Obvykle nejsou navrženy tak, aby vydržely větry o síle hurikánu, a proto musí být spuštěny, když se hurikán přiblíží. Největší výhodou vertikálních větrných generátorů je nízká startovací (obvykle od 1-2 m/s, u některých od 0.5 m/s) a nominální (7-8 m/s) rychlost větru. Díky tomu jsou velmi efektivní pro použití v kontinentálních oblastech, kde je průměrná rychlost větru 3-5 m/s. Další důležitou výhodou vertikálních větrných generátorů oproti horizontálním je, že je lze snadno instalovat na ploché střechy budov. To umožňuje jejich umístění na střechy průmyslových objektů a výrazně tak ušetřit podnikům na účtech za energie.
Jedním z problémů při výběru a porovnávání větrných generátorů je chybějící jednotný standard pro měření výkonu. Výrobci sami volí, při jaké rychlosti větru uvádějí výstupní výkon. Abyste pochopili, který větrný generátor je pro vás a vaši oblast vhodný, musíte vzít statistické údaje o rychlosti větru a jeho rozložení jako procento z celého roku. Například pro moskevskou oblast v oblasti Kašira statistiky ukazují, že průměrná rychlost větru za rok je 3.3 m/s, průměrná rychlost větru za 6 měsíců v zimě je 5,4 m/s, průměrná rychlost větru za 3. nejchladnější měsíce je 5,7 m/s a rozložení rychlostí větru je:
méně než 1 m/s – 11 % za rok
od 2 do 5 m/s – 52 % za rok
více než 8 m/s – 18 % ročně.
Samozřejmě je obtížné najít taková data pro každou oblast, takže pro posouzení účinnosti konkrétního typu větrného generátoru pro oblast Moskvy jsme sestavili přibližnou tabulku. Jako příklad jsme vzali větrné generátory, které lze zakoupit v Rusku – standardní horizontální větrný generátor, jedinečný horizontální větrný generátor, který začíná při rychlosti větru 0.2 m/s, a vertikální větrné generátory, které si u nás můžete zakoupit. Statistiky rozložení rychlosti větru byly převzaty z oficiálních stránek Moskevského meteorologického úřadu.
Přicházející vítr proudí ve výšce věže větrného generátoru – od 40 do 100 metrů – otáčí lopatky větrného generátoru. Rotační energie je přenášena podél hřídele rotoru do násobiče, který zase otáčí asynchronním nebo synchronním elektrickým generátorem. Konstrukce větrných generátorů, které nemají multiplikátor, jsou rozšířené, což výrazně zvyšuje jejich produktivitu.
Když se změní směr větru, senzory na věži větrného generátoru vydají příkaz a mechanismus orientace přemění věž větrného generátoru na vítr.
Stabilizace rotace kola větrné turbíny se dosahuje různými způsoby, z nichž jednou je rotace lopatek nebo jejich úlomků kolem jejich osy pod úhlem ke směru větru.
Větrné generátory mohou pracovat buď samostatně (jeden komplex) nebo ve skupinách (větrná farma). Často jedna nebo více větrných turbín běží paralelně s dieselovými generátory jako prostředek k úspoře nákladů na naftu.
Co poskytuje větrný generátor?
Větrný generátor o výkonu 800 kW při průměrné roční rychlosti větru 6 m/s vyrobí ročně 1500000 5 1100000 kW-hodin elektřiny a při průměrné roční rychlosti větru XNUMX m/s – XNUMX XNUMX XNUMX kW-hodin elektřiny. .
Větrný generátor o výkonu 2000 kW při průměrné roční rychlosti větru 6 m/s vyrobí ročně 3700000 5 2300000 kW-hodin elektřiny a při průměrné roční rychlosti větru XNUMX m/s – XNUMX XNUMX XNUMX kW-hodin elektřiny. .
Kde se používají větrné generátory?
Na různých místech: jsou to otevřené oblasti s dobrým větrným potenciálem, pole, ostrovy, mělké vody, hory. V Rusku je použití větrných generátorů velmi slibné tam, kde je připojení ke stávajícím sítím dražší než projekt větrné energie nebo dodávka motorové nafty. A takových míst, izolovaných nebo vzdálených od centralizovaného zásobování energií, máme mnoho.
Jak silný vítr je potřeba k provozu větrného generátoru?
Použití větrného generátoru je cenově výhodné v oblastech s průměrnou roční rychlostí větru 4 m/s.
Proč jsou potřeba větrné generátory?
Ve prospěch využívání větrných elektráren existuje mnoho argumentů. Zde jsou ty hlavní:
je to zdroj elektřiny nezávislý na vnějších faktorech;
po dosažení doby návratnosti vyžaduje větrný generátor náklady pouze na jeho údržbu;
použití větrných generátorů může snížit náklady na naftu až o 80 procent v místech, kde jsou dieselové generátory hlavním zdrojem elektřiny. V důsledku toho se šetří náklady na skladování a přepravu motorové nafty a zásobování těchto zařízení energií přestává záviset na náhodných faktorech;
Kapitálové náklady na komplex větrné energie jsou ve srovnání s tradičními zdroji elektřiny poměrně nízké. Přibližně to je 1300 eur za 1 kW instalovaného výkonu na klíč;
Doba uvedení do provozu větrných generátorů je poměrně krátká. Po vyrobení zařízení (6-8 měsíců) na objednávku trvá dodávka a montáž 1-2 měsíce. V případě použitých větrných generátorů je dodací lhůta omezena na 1-2 měsíce;
Větrné elektrárny neznečišťují životní prostředí. Tento argument se stává stále aktuálnějším při schvalování nových průmyslových projektů v Rusku.
Jak výška stožáru a průměr rotoru ovlivňují produkci energie?
Zvýšení výšky stožáru na 18-26 metrů umožňuje zvýšit průměrnou roční rychlost větru ve výšce osy o 15-30 procent a tím zvýšit produkci energie 1,3-1,5krát.
To je zvláště účinné, když je průměrná roční rychlost větru nižší než 4 m/s.
Vysoký stožár také eliminuje vliv stromů a budov. Výkon závisí na druhé mocnině průměru. Průměr rotoru se volí na základě průměrné roční rychlosti větru. Při větru o rychlosti 6-7 m/s je výkon rotoru o průměru 5 metrů vyšší než u rotoru o průměru 4,2 metru. Při vysokých průměrných ročních rychlostech větru produkce klesá.
