Ветровой генератор: предназначение, устройство, конструкция, принцип работы, плюсы и минусы, порядок изготовления своими руками

Нефтяные кризисы, постоянно растущая цена на топливо и стремительно приближающий кризис нехватки невоспроизводимых источников энергии заставляют человечество искать все новых альтернативные источники энергии. Одним из таких источников служит ветровая энергия, которая является экологически чистым, бесплатным и неиссякаемым источником получения электричества. Так возникла ветроэнергетика, суть которой заключается в превращении кинетической энергии ветра в электроэнергию. Основу новой отрасли энергетики составляют ветровые генераторы различных видов.

Что такое ветровой генератор, устройство и принцип работы

На сегодняшний день ветровые генераторы считаются одной из самых перспективных систем, способных в автономном режиме вырабатывать бесплатную электроэнергию в любых количествах.

Ветровой генератор представляет собой агрегат, превращающий силу ветра в электроэнергию.

Он состоит из:

мачты. Она необходима для крепления на ней генератора и ветрового колеса. Чем мачта выше, тем сильнее дует ветер и, соответственно, тем больше электроэнергии вырабатывает генератор;
генератора, установленного на мачте. С его помощью вырабатывается переменный ток, сила и напряжение которого зависят от скорости и стабильности ветра;
ветрового колеса с лопастями. Оно служит для приведения в движение вала генератора благодаря использованию кинетической энергии ветра;
контроллер. Преобразует переменный ток генератора в постоянный для зарядки АКБ, а также используется для управления параметрами ветроустановки: поворот лопастей, зарядка АКБ, защитные функции и т. д.
аккумуляторные батареи (АКБ). Предназначены для накапливания электроэнергии в безветренные периоды и для стабилизации выходящего из генератора напряжения, которое зависит от силы ветра. Благодаря АКБ напряжение для электропитания объектов получается стабильным и не зависит от ветра;
инвертора. Предназначен для преобразования постоянного тока из АКБ в переменный, используемый для электропитания большинства электроприборов.

Принцип его работы основан на превращении кинетической энергии ветра в электрическую. У классических ветровых генераторов ветровое колесо имеет три лопасти. Оно укреплено на ступице, которая жестко связана с ротором генератора. Вращаясь, ротор генератора вырабатывает трехфазный переменный ток, который контроллер преобразует в постоянное напряжение, идущее на зарядку АКБ. Проходя через АКБ, ток одновременно подзаряжает ее и далее поступает на инвертор, где преобразуется в переменный однофазный ток 220 В, 50 Гц. Если тока с ветрового генератора поступает мало, то его недостаток восполняется за счет АКБ и, наоборот, если много — то излишек накапливается в АКБ.

По своей конструктивной особенности различают ветряные генераторы с горизонтальной или вертикальной осями вращения. Наибольшее распространение получил первый вид генераторов, хотя для его работы необходим постоянно дующий ветер.

По вырабатываемой мощности ветровые генераторы делятся на бытовые (мощность от 300 Вт до 10 кВт) и промышленные (мощностью несколько мВт).

Достоинства и недостатки ветряных генераторов

Независимо от конструкции ветровые генераторы имеют свои преимущества и недостатки.

Преимущества:

экологичность;
неисчерпаемость источника электроэнергии;
надежность;
конкурентность ветровой энергии по сравнению с невозобновляемыми источниками электроэнергии;
возможность обеспечения электроэнергией в труднодоступных местах, куда ее подача затруднена;
они занимают мало места, что позволяет размещать их совместно с другими объектами.

Недостатки:

Свежие записи

Современное оформление загородного участка: беседки, навесы, перголы и скамьи под знаком лофта, модерна и хайтека
Как выбрать квартиру в новостройке
Бензопила или электропила — что выбрать для сада?

зависимость от силы и направления ветра;
высокая стоимость;
низкая окупаемость вложенных средств (более 10 лет);
создание при работе шумов, вредных для живых организмов;
создание помех телевидению и некоторым системам связи;
нанесения вреда птицам при размещении ветровых генераторов в местах их гнездования и на путях миграции.

В зависимости от конструкции ветровые генераторы обладают присущими данному виду конструкции достоинствами и недостатками. Например, для генераторов с вертикальной осью вращения характерна низкая эффективность (КПД равно 0.2), но в тоже время они могут вырабатывать электроэнергию при очень слабом ветре.

Инструменты и материалы, необходимые для создания ветрового генератора

Для создания ветрового генератора необходим следующий минимальный набор инструментов и материалов:

дрель;
болгарка;
сварка;
набор ключей и сверл;
ножовка или лобзик;
тонкий листовой металл или прочный пластик;
фанера;
трубы;
уголки;
болты и гайки;
АКБ;
материалы для изготовления генератора (двигатель, редуктор).

Технология строительства ветрового генератора

Простота конструкции ветрового генератора позволяет собрать его самостоятельно. Для этого необходимо знать основы физики и электрики и обладать навыками обращения с бытовым инструментом.

Изначально необходимо определиться с требуемыми характеристиками ветрового генератора и уже под них искать схему его устройства. На сегодняшний день существует множество вариантов постройки ветрового генератора своими руками. При выборе варианта необходимо помнить, что ветровой генератор должен удовлетворять следующим основным требованиям:

простота;
технологичность изготовления;
ремонтнопригодность;
защищенность от шквального ветра.

Технология изготовления простейшего ветрового генератора заключается в последовательном выполнении нескольких основных операций.

На втулку велосипедного колеса крепятся лопасти (от трех до шести штук), изготовленные из дюралюминия или жесткого пластика. Лопасти необходимо отшлифовать так, чтобы передняя их часть была полукруглой, а задняя — заостренной. Чем длиннее лопасти, тем больше вырабатываемая мощность.

В качестве генератора можно использовать двигатель от любых бытовых приборов. При его выборе необходимо руководствоваться следующим правилом: чем больше вольт на один оборот — тем лучше. Ротор двигателя жестко соединяется с втулкой с укрепленными на ней лопастями.

По краям хвостовой балки, изготовленной из трубы, закрепляются хвост и генератор, которые должны быть уравновешены. Хвост изготовляется из листового металла или жесткого пластика размером 300×300 мм любой формы. Для защиты от внешних воздействий генератор накрывают защитным кожухом.

Вся эта конструкция собирается на полочке, сваренной из уголков. Затем эта полочка устанавливается на торец мачты таким образом, чтобы вся конструкция могла легко поворачиваться в зависимости от направления ветра (для этих целей наиболее часто используются шарикоподшипники).

Мачта представляет собой трубу, укрепленную с помощью растяжек. Внутри ее проходят электрические провода, соединяющие генератор с АКБ и инвертором.

Мощности, вырабатываемой таким ветровым генератором, вполне достаточно для автономного электроснабжения частного дома.