Ветрогенератор для частного дома: устройство, виды, обзор лучших предложений

Компас выбора

В первую очередь, надо чётко знать, что тебе надо, какую желаемую мощность ожидаешь получить от своей установки, какие погодные условия местности и после всего переходить к детальному знакомству с тем или иным типом ветряка. А различные виды ветрогенераторов выдают совершенно разные результаты своей работы. В данной публикации вы узнаете, какие типы ветрогенераторов существуют на сегодняшний день, и вам нетрудно после знакомства с ними сделать правильный выбор.

Для скромных аппетитов подходящим выбором будет так называемый ортогональный ветрогенератор, который может подойти к применению в той местности, где бывают очень слабые дуновения ветерка. Он имеет несколько параллельных к оси лопастей, расположенных на некотором расстоянии от неё. (см. фото).

Итак, ветрогенераторы по своему виду различаются по:

• количеству лопастей,
• материалам, из которых изготовлены лопасти,
• расположению оси вращения к поверхности земли,
• шаговому признаку винта.

По числу лопастей они бывают одно-двух-трёх и многолопастные. Последние начинают своё вращение при малейшем движении воздуха, но применимы лишь для таких целей, где сам факт вращения важен, а не вырабатываемая электроэнергия. То есть, они незаменимы, скажем, при перекачке воды из глубоких колодцев.

По материалам, из чего сделаны лопасти, различают жёсткие и парусные ветрогенераторы. Парусные намного дешевле жёстких, сделанных из стеклопластика, или из металла, но в ходе эксплуатации можно замучиться ремонтировать их.

По расположению оси вращения к поверхности почвы различают горизонтальные ветрогенераторы и вертикальные. Их отличия настолько деликатны, что при разных условиях они меняются местами в своём превосходстве. С вертикальной осью ветряки сразу схватывают малейшие дуновения ветерка, не требуют флюгера, но они менее мощные, чем горизонтальные.

По шаговому признаку винта ветрогенераторы бывают с изменяемым и фиксированным шагом. Изменяемый шаг, бесспорно, даёт возможность увеличить скорость вращения, но какова конструкция! Она сложна, увеличивает вес ветряка, то есть, потребует неисчислимых лишних затрат. Куда более прост и надёжен фиксированный шаг.
Таков, вкратце, ваш компас, чтобы не заблудиться в выборе.

Нужно еще привести список некоторых терминов и сокращений, которые будут использованы в дальнейшемю

• КИЭВ – коэффициент использования энергии ветра. В случае применения для расчета механистической модели плоского ветра (см. далее) он равен КПД ротора ветросиловой установки (ВСУ).
• КПД – сквозной КПД ВСУ, от набегающего ветра до клемм электрогенератора, или до количества накачанной в бак воды.
• Минимальная рабочая скорость ветра (МРС) – скорость его, при которой ветряк начинает давать ток в нагрузку.
• Максимально допустимая скорость ветра (МДС) – его скорость, при которой выработка энергии прекращается: автоматика или отключает генератор, или ставит ротор во флюгер, или складывает его и прячет, или ротор сам останавливается, или ВСУ просто разрушается.
• Стартовая скорость ветра (ССВ) – при такой его скорости ротор способен провернуться без нагрузки, раскрутиться и войти в рабочий режим, после чего можно включать генератор.
• Отрицательная стартовая скорость (ОСС) – это значит, что ВСУ (или ВЭУ – ветроэнергетическая установка, или ВЭА, ветроэнергетический агрегат) для запуска при любой скорости ветра требует обязательной раскрутки от постороннего источника энергии.
• Стартовый (начальный) момент – способность ротора, принудительно заторможенного в потоке воздуха, создавать вращающий момент на валу.
• Ветродвигатель (ВД) – часть ВСУ от ротора до вала генератора или насоса, или другого потребителя энергии.
• Роторный ветрогенератор – ВСУ, в которой энергия ветра преобразуется во вращательный момент на валу отбора мощности посредством вращения ротора в потоке воздуха.
• Диапазон рабочих скоростей ротора – разность между МДС и МРС при работе на номинальную нагрузку.
• Тихоходный ветряк – в нем линейная скорость частей ротора в потоке существенно не превосходит скорость ветра или ниже ее. Динамический напор потока непосредственно преобразуется в тягу лопасти.
• Быстроходный ветряк – линейная скорость лопастей существенно (до 20 и более раз) выше скорости ветра, и ротор образует свою собственную циркуляцию воздуха. Цикл преобразования энергии потока в тягу сложный.

Ветряная электростанция своими руками

Для работы электронасоса, телевизора, освещения или других маломощных электроприборов на дачном участке ветроэнергетическую установку можно сделать собственноручно, если есть некоторые познания в электротехнике.

Существуют справочные данные и рекомендации по выбору мощности ветрогенератора, размерам и количеству его лопастей и достаточно подробные инструкции, как сделать ветряную электростанцию своими руками, из каких материалов и узлов.

Сегодня в Европе растут капиталовложения в строительство больших ветроэлектростанций. Массовое строительство снижает себестоимость одного киловатта и приближает ее к цене электроэнергии, полученной из традиционных источников.

Конструкция ветроэлектростанций постоянно совершенствуется, улучшаются аэродинамические и электрические показатели, снижаются потери.

Ветряные электростанции для дома, по оценкам экономистов, становятся самыми эффективными в плане окупаемости проектами в области энергетики. В дальнейшем они обещают независимость от негативных тенденций на этом рынке.

Мощные генераторы электроэнергии

Мощные ветрогенераторы используются для выработки электроэнергии в промышленных масштабах. Их создание было необходимостью, вызванной полным отсутствием других возможностей. Созданные большие ветряки имеют большую мощность и действуют в составе ветроэнергетических станций (ВЭС).

В них входят десятки таких ветряков, обеспечивающих суммарную выработку 400-500 мВт энергии, что уже сопоставимо с возможностями ГЭС, хотя и не может перекрыть их. Размеры таких ветряков действительно огромны, размах лопастей турбины «Энеркон» составляет 126 м, а высота от земли до оси ротора — 135 м.

Такие габариты вызвали массу домыслов о вреде для здоровья человека, об опасности для пролетающих птиц и прочих небылицах. Использование этих гигантов дает возможность снабжать энергией целые регионы Германии, Дании и прочих государств, расположенных на побережье Атлантики и Балтики.

Возникающие слухи свидетельствуют лишь о неграмотности населения и не имеют ничего общего с реальной ситуацией. Эксплуатация крупных ветрогенераторов была бы попросту невозможной, если бы они имели какое-либо отрицательное воздействие на природу или человека. Европейские законы на этот счет весьма строги и не допускают исключений.

Как сделать своими руками

В силу того, что ветровую турбину, расположенную в замкнутом пространстве (цилиндре), изготовить самостоятельно достаточно сложно, этим занимаются профессиональные конструкторы и инженеры, то своими руками, из подручных средств, можно изготовить турбину для ветровой установки с вертикальной осью вращения.

Для этого понадобятся следующие материалы:

1. Труба из прочного пластика наибольшего диаметра, из того, что есть в наличии.
2. Листовая фанера толщиной 10,0 — 12,0 мм;
3. Саморезы по дереву;
4. Металлическая шпилька диаметром 12,0 – 16,0 мм;
5. Гайки и шайбы, соответствующие по диаметру имеющейся шпильке;
6. Автомобильная ступица, в сборе с подшипником.

и инструмент:

1. Режущий инструмент: ножовка, «болгарка» с отрезными кругами, лобзик, нож;
2. Шлифовальный инструмент: «болгарка» с зачистными кругами, напильники, наждачная бумага;
3. Набор гаечных ключей и отверток;
4. Шуруповерт.

Конструкция, которая должна получится в результате проделанной работы, и схема ее работы, представлены на ниже приведенной схеме:

• Работы выполняются следующим образом:
• Из имеющейся трубы изготавливается заготовка, для этого труба отрезается требуемой длины (около 1,0 метра), после чего разрезается вдоль, по своей оси. В результате получается 2-е равные по длине и длине дуги, половинки.

Из фанеры, в соответствии с диаметром трубы, нарезаются два круга, после чего, по диаметру, они делятся на две части. В результате получается четыре заготовки в виде полукруга.

Заготовки из фанеры устанавливаются во внутрь заготовок из трубы, в верхней и нижней части каждой из них. Крепление выполнятся с помощью саморезов. В результате получается два полубочонка.
Полученные полубочонки соединяются между собой, с таким расчетом, чтобы они налегали один на другой. Кроме этого, в местах налегания, необходимо выбрать сегмент (на схеме не показано), для того, чтобы они, как бы вошли внутрь друг друга. Глубина выбираемого сегмента не менее 50,0 мм, длина может быть произвольной.
Из фанеры вырезается 2 круга, диаметром 100,0 мм, которые, также с помощью заморезов закрепляются сверху и снизу соединяемых полубочонков. В результате получается жестко соединенная конструкция.
В середине получаемого воображаемого круга, а это должна быть точка где выбраны сегменты (поверх закрепленных кругов из фанеры), делается отверстие, в соответствии с диаметром имеющейся шпильки. Отверстия делаются в верхней и нижней частях заготовок.
В отверстия вставляется шпилька, которая посредством установки шайб и гаек, закрепляется в собираемой конструкции.
Для имеющейся автомобильной ступицы, в соответствии с внутренним диаметром подшипника, и диаметром шпильки, изготавливается втулка. Втулка запрессовывается в подшипник, после чего на нее надевается шпилька, которая дополнительно закрепляется с помощью гаек.

Для полной готовности ветровой установки, на шпильку, ниже расположения ступицы, необходимо установить шкив, посредством которого вращательное движение с турбины будет передаваться на электрический генератор, и выполнить установку собранной турбины, в месте, выбранном для монтажа.

Разновидности ветровых генераторов

Все генераторы можно поделить на 2 группы:

• с вертикальным ротором;
• с горизонтальным ротором.

Первая разновидность считается не слишком эффективной, поскольку обладает значительно более низким КПД, нежели вторая (уступает в 3 раза).

Достоинства вертикальных ветряков – простота монтажа и надежность конструкции.

Вертикальные ВЭУ

Бесшумность при работе позволяет устанавливать оборудование на крыше или на земле. Ветровая электростанция для дома устойчива при стихийных бедствиях (ураганы, наледь и др.). Генератора начинает крутить при слабых порывах – от 1-2 м/с.

Горизонтальные ветряки начинают вырабатывать энергию при ветре не меньше 3.5 м/с и они гораздо чаще встречаются.

Горизонтальная ВЭУ

Их уровень эффективности – КПД 50%, но более шумный режим работы и вибрации. Для монтажа оборудования понадобится свободная площадка – до 100 метров и мачта.

Смотрите видео, где раскрываются такие вопросы: какой ветряк лучше и переделка вертикального устройства в горизонтальный:

Регионы применения ветровой энергии для отопления

Ветряки рекомендуется устанавливать, если есть проблемы с подключением к стандартным отопительным сетям или центральное водоснабжение работает с некоторыми перебоями, не позволяя теплоносителям нагреваться до достаточной температуры. Такие условия, если позволяет локация, говорят о необходимости покупки ветровой станции.

В регионах, где наблюдается достаточная ветровая активность стандартное отопление можно заменить на альтернативные источники. Когда сила порывов и общая динамика не слишком эффективны для полного обогрева, возможно комбинирование – часть нагрузки уходит на ветровой генератор для финансовой экономии.

Ветровое отопление считается эффективным, поскольку холодный воздух плотнее, чем теплый. Эта характеристика положительно сказывается на генераторе – повышается его производительность, позволяя обустроить бесперебойную подачу энергии. В зимнее время года наблюдается высокая ветровая активность, что также влияет на окупаемость проекта.

Если рассматривать ветряки с отопительной точки зрения, то нужны расчеты. Для некоторой местности установка генераторов станет не лучшим решением. Перед покупкой оборудования требуется навести справки о среднегодовой скорости ветра и сезонной динамики.

Погодная информация помогает определить характеристики, необходимые ветряку для эффективного отопления дома. Даже расположение участка имеет свою значимость, потому подбор генератора является индивидуальным мероприятием.

Экономическое обоснование строительства ВЭС

С точки зрения экономики, строительство ВЭС имеет смысл только при отсутствии других способов энергообеспечения. Оборудование стоит очень дорого, обслуживание и ремонт требуют постоянных расходов, а срок службы ограничен 20 годами, и это в условиях Европы. Для России этот срок можно снизить не менее, чем на треть. Поэтому использование ВЭС экономически малоэффективно.

С другой стороны, при полном отсутствии альтернативных вариантов или при наличии оптимальных условий, обеспечивающих качественную и равномерную работу ветряков, использование ВЭС становится вполне приемлемым способом энергообеспечения.

Преимущества и недостатки ветряных электростанций

К преимуществам ВЭС можно отнести:

• независимость от ископаемых ресурсов;
• используется абсолютно бесплатный источник энергии;
• экологическая чистота методики — никакого вреда окружающей природе не наносится.

При этом, есть и недостатки:

• неравномерность ветра создает определенные трудности в выработке энергии и вынуждает использовать большое число; аккумуляторных батарей;
• ветряки издают шум при работе;
• КПД ветряных электростанций низок, увеличить его очень сложно;
• стоимость оборудования и, соответственно, электроэнергии, намного выше, чем цена сетевого электричества;
• окупаемость оборудования с ростом его мощности значительно снижается. Наиболее производительные станции полностью не окупаются.

Использование небольших станций способно обеспечить энергией ограниченное количество потребителей, поэтому для крупных населенных пунктов или регионов требуются большие устройства. При этом, ветряки большой мощности нуждаются в соответствующих потоках ветра и равномерности его движения, что для условий нашей страны не характерно. В этом кроется основная причина низкого распространения ветряков по сравнению с европейскими странами.

Выгодно ли это?

Прежде чем потратить значительные финансовые средства на приобретение ветровой установки, любой человек хочет убедиться, выгодно ли это.

Для начала необходимо:

Определиться, в качестве какого источника электроснабжения будет выступать ветровой генератор.

Это может быть:

1. Основной источник электрической энергии.В этом случае, все потребители подключаются к устанавливаемому устройству и их электроснабжение полностью зависит от работы ветрового генератора.
2. Дополнительный источник.

В этом случае, может быть два варианта:

1. При электроснабжении потребителей от традиционных сетей электроснабжения, к ветровой установке подключена часть мощностей или она включается на определенное время. При использовании подобным образом, достигается снижение затрат на оплату счетов, за потребленную электрическую энергию, от энергоснабжающих организаций;
2. При использовании прочих альтернативных источников электрической энергии (солнечные панели, гидравлические турбины и т.д.), ветровые установки являются частью системы электроснабжения.

Изучить достоинства и недостатки ветровых генераторов, которыми являются:

К плюсам использования подобных устройств относятся:

1. Энергия ветра – это неисчерпаемый и возобновляемый источник энергии;
2. Экономичность установок. После первоначальных затрат на приобретение и монтаж, в последующем не приходится платить за потребляемую электрическую энергию;
3. Энергия ветра — экологически «чистый» источник энергии;
4. Несложная конструкция установок, позволяет самостоятельно выполнить монтаж и осуществлять техническое обслуживание в дальнейшем.

К минусам использования относятся:

1. Зависимость производительности установок от погодных условий и наличия ветровых поток в регионе расположения агрегатов;
2. Создание шума и различных помех (радио, связь, телевидение) в процессе работы установок;
3. Вывод земельных участков, на которых монтируются генераторы, из активного пользования.

• Изучить ветровой потенциал региона, где планируется сооружение ветрового генератора.
  Для этого можно обратиться в метеослужбу региона или воспользоваться информацией в сети интернет.
• Выбрать тип, марку и производителя оборудования.

При выборе устройств основными критериями будут:

1. КПД установок;
2. Стоимость комплекта оборудования.

Когда сделаны необходимые подсчеты, выбран вариант электроснабжения, изучен ветровой потенциал и ассортимент предлагаемого оборудования, каждый делает вывод индивидуально, выгодно использовать ветряк, или нет.

Срок окупаемости и расчет экономии

Пятая причина, неразрывно связана с первыми четырьмя. Это срок окупаемости затрат.

Для вашей индивидуальной ветровой установки этот срок – НИКОГДА.

Стоимость ветряка, мачты и доп.оборудования для 2-х киловаттных качественных моделей будет доходить в среднем до 200 тыс. рублей. Производительность таких установок – от 100 до 200квт в месяц, не более. И это при хороших погодных условиях.

Даже осадки снижают мощность ветряков. Дождь на 20%, снег – на 30%.

Вот и получается вся ваша экономия – это 500 рублей. За 12 месяцев непрерывной работы, набежит уже чуть больше – 6 тысяч.

Но если вспомнить начальные траты в 200тыс., то вернете вы их через тридцать два года!

И все это без учета эксплуатационных затрат. А если прикинуть, что средний срок службы хорошего ветряка – около 20лет, то получается, что он окончательно и безвозвратно поломается еще до того, как выйдет на окупаемость.

При этом, 2-х киловаттный агрегат не будет закрывать на 100% ваши потребности. Максимум на треть! Если захотите целиком все подключить от него, то берите 10-ти киловаттную модель, не меньше. Срок окупаемости от этого не изменится.

Но тут уже будут совсем другие габариты и масса.

И закрепить его просто так на трубе через чердак своей крыши, точно не получится.

Однако некоторые все равно убеждены, что из-за бесконечного подорожания электроэнергии, ветрогенератор в один прекрасный момент, по любому станет выгоден.

Преимущества и недостатки ветряных электростанций для дома

Как и любому другому виду оборудования, ветряным электростанциям присущи как преимущества, так и недостатки. Чтобы решиться на покупку этого устройства, желательно взвесить его сильные и слабые стороны.

Популярность использования ветряных электростанций обусловлена большим количеством преимуществ

Почему выгодно купить ветрогенератор (220В) для частного дома:

1. Отсутствие дополнительных затрат, поскольку для работы устройства не требуется топливо.
2. Нет необходимости в постоянном контроле. Конструкция вырабатывает электроэнергию самостоятельно каждый раз, когда дует ветер.
3. Относительно бесшумный и полностью экологичный способ добычи электроэнергии.
4. Устройство может использоваться практически в любых климатических условиях.
5. Износ деталей минимален.

Установка ветрогенератора для дома сопровождается следующими недостатками:

• затраты на приобретение оборудования окупаются через 5-6 лет;
• относительно небольшой показатель КПД, что отражается на мощности;
• высокая цена ветрогенераторов;
• чтобы компенсировать бездействие устройства в безветренные дни, требуется дополнительное оборудование: генератор и накопительная батарея (стоимость этих элементов очень высокая);
• в некоторых режимах ветряки для дома издают инфразвуки (то же самое происходит, если установка оборудования выполнена с ошибками);
• требуется регулярное проведение профилактических работ;
• ураган может серьезно повредить оборудование.

В зависимости от мощности прибора и карты ветров местности, ветряк может обеспечить электричеством как маленький дачный дом, так и большой загородный коттедж

Ориентиры при выборе ветряка

Современный ветрогенератор покупается с оглядкой на требуемую мощность.

1. Для небольшой дачи или дома хватит ветряка мощностью 1.5-3 кВт с месячной отдачей около 500 кВт•ч.
2. При постоянном нахождении в жилище квадратурой 100-200 м2 для обслуживания хватит станции в 5-6 кВт с регулярной выработкой более 1000 кВт•ч.

Главное подойти к процессу тщательно, не допустив ошибок. К примеру:

1. ВЭУ на 2 кВт с расчетной скоростью в 12-15 м/с начнет крутиться на полную лишь во время урагана. При порыве в 6-8 м/с станция сможет выработать около 20% от общей мощности, а в погоду со слабым ветром лопасти окажутся практически неподвижными.
2. Генератор меньшего калибра, расчетная скорость которого равна 8 м/с в ветреном регионе практически все время будет крутить на пределе, а при слабом ветре сможет сгенерировать до 40% от заявленного показателя.

Другая важная характеристика – высота мачты. Стандартизированная норма – 10 метров от земного покрова. Скорость ветра растет пропорционально высоте и на высоте в 20 метров эффективность потока возрастет в 1,5 раза, по сравнению с 10 метрами.

Перед тем, как выбрать ветряк рекомендуется изучить факторы:

• объем электрической энергии, которую генератор сможет получить за временной отрезок: хватит ли этого для комфортного энергоснабжения/отопления жилища;
• примерный срок годности оборудования;
• надежность системы, которая проявляется, например, сроком гарантийного обслуживания;
• частота обслуживания системы для комфортной работы;
• продолжительность продажи/выпуска выбранной модели, надежность и эффективность за данный период;
• время получения заказа.

На этом видео, человек рассказывает про свой ветрогенератор:

Развитие ветровой энергии в северной Европе

Норвегия расположена на Скандинавском полуострове, большая часть территории омывается морем, где дуют сильные северные ветра. Возможности получения электричества безграничны. В 2014 году был введен в эксплуатацию парк проектной мощностью 200 мегаватт. Такой комплекс обеспечит 40 тысяч жилых домов. Не стоит забывать, что Норвегия и Дания тесно сотрудничают на энергетическом рынке. Дания – это мировой лидер в области офшорной энергетики.

Большинство электростанций расположено в море, более 35% электроэнергии вырабатывается такими комплексами. Не имея атомных станций, Дания легко обеспечивает себя и Европу электричеством. Грамотное использование альтернативных источников позволило добиться такого прогресса.

Виды ветряных электростанций

По типу потребителей различают автономные ветрогенераторы и установки сетевого назначения. Первые осуществляют энергоснабжение удалённых от центральных электрических сетей потребителей.

Вторые – могут насчитывать несколько десятков/сотен ветряков, которые образуют единую систему и отдают энергию в общую сеть.

Мощность автономных агрегатов редко превышает 75 кВт, в то время как мощность сетевых установок стартует с отметки 100 кВт.

В зависимости от типа конструкции различают ветряные генераторы:

• с вертикальной осью вращения;
• с горизонтальной осью вращения.

Эти устройства используются для разных условий эксплуатации, но чаще всего встречаются модели с горизонтальной осью. Они работают как обычные флюгеры и имеют схожее строение. Ось ротора вращается параллельно земной поверхности.

Такие агрегаты отличаются высокими показателями КПД (около 40%), простой регулировкой мощности и более доступной ценой, но также характеризуются высоким уровнем создаваемого шума и вибраций. Помимо этого, их необходимо ориентировать на направление ветра.

Для монтажа ветряка с горизонтальным расположением ротора нужно примерно 120 м свободного пространства и мачта высотой не меньше 8 м

Ветряные генераторы с вертикальной осью вращения имеют более компактную конструкцию, они менее восприимчивы к воздействию факторов окружающей среды.

В устройствах этого типа турбина расположена перпендикулярно по отношению к плоскости Земли. Подобные конструкции запускаются даже от слабого ветра и не зависят от направления движения воздушных потоков.

Низкий уровень создаваемого шума (до 30 дБ) даёт возможность устанавливать вертикальные ветротурбины на крышах зданий

Однако есть и существенный минус – КПД таких генераторов составляет всего 15%. Кроме того, они стоят дороже, чем модели с горизонтальной осью вращения.

Модели ветрогенераторов различаются между собой не только расположением вращательной оси, но и:

• количеством лопастей – бывают ветряки с двумя и тремя лопастями, встречаются и многолопастные модификации;
• материалами изготовления функциональных деталей – с парусными и жёсткими лопастями;
• шагом винта – регулируемый или фиксированный.

Следует отметить, что вращение многолопастных стационарных ветряков начинается даже при слабом ветре, а вот для работы двух- и трёхлопастных устройств нужен более сильный ветер.

В то же время каждая дополнительная лопасть в конструкции создаёт большее сопротивление колеса, в результате чего становится сложнее достигнуть стандартных рабочих оборотов генератора.

В зависимости от материала изготовления лопастей для ветроустановки, могут возникнуть определённые сложности в работе. Парусные элементы проще в изготовлении, поэтому и стоят дешевле.

Но если необходимо обеспечить надёжное функционирование ветротурбины для автономного электроснабжения, стоит отдавать предпочтение конструкциям с жёсткими лопастями, изготовленными из металла или армированного стеклопластика.

Что касается шага винта, то здесь также не всё так просто. Изменяемый шаг позволяет заметно расширить диапазон эффективных скоростей для работы ветряной станции и это большой плюс.

Но в то же время такой механизм снижает общую надёжность стационарной установки и значительно утяжеляет ветроколесо, усложняя эксплуатацию агрегата.

Конструкция и работа ветряных турбин

Ветряные генераторы – это специальные устройства, преобразующие кинетическую энергию ветра в электрическую. Это независимые источники электроэнергии, идеально подходящие для установки в частных жилых домах, малых и средних фермах и производственных базах.

Конструкция стандартного мини-центрального блока бытового назначения включает следующие функциональные элементы:

1. Лопасти имеют аэродинамическую форму, позволяющую ловить ветер.
2. Генератор для производства переменного тока.
3. Контроллер для автоматического управления ветроэлектростанцией. Позволяет регулировать зарядку аккумулятора, распределяет поток энергии между устройствами.
4. Накопитель. Специальные аккумуляторы для хранения произведенной электроэнергии.
5. Инвертор для приведения параметров вырабатываемой энергии к сетевым стандартам.
6. Дерево, поднимающее лезвия на определенную высоту над землей.

Есть несколько валов: самонесущий без стяжек, жестко закрепленный и вращающийся на стяжках. Последние можно опускать и поднимать для обслуживания, а также для проведения ремонтных и восстановительных работ.

Под действием ветра лопасти, установленные на валу генератора, начинают вращаться, помогая запускать ротор. В результате кинетическая энергия воздушных потоков преобразуется в механическую, а затем в электрическую. Так выглядит очень упрощенная схема ветряка

На самом деле энергия ветряной электростанции не идет напрямую к потребителю. Система обязательно должна быть подключена к специальным устройствам для преобразования электрического тока.

Контроллер размещен в цепи после генератора. Преобразует переменный ток в постоянный. В таком виде электричество накапливается и хранится в батареях, а затем от них через инвертор, преобразующий постоянный ток в переменный, энергия поступает в частную электрическую сеть.

Такая схема позволяет сглаживать нестабильность напряжения, а также накапливать энергию в периоды полного отсутствия потребления. А это, в свою очередь, позволяет использовать ветрогенераторы меньшей мощности, чем общая мощность бытовой техники.

При преобразовании электрического тока по схеме AC-DC-AC происходят некоторые потери энергии, которые составляют около 20%

Вместе с автономной ветроэлектростанцией можно установить как солнечные модули, так и топливные генераторы.

Если для выработки электроэнергии одновременно задействовано несколько устройств, схема объединяется с другим элементом: автоматическим выключателем (ABP). Необходимо, чтобы при отключении альтернативного источника энергии запускался другой, резервный.

В составе современных ветропарков используются различные модели роторов – вращающихся частей. У них есть свои достоинства и недостатки, разная эффективность и функциональность. В настоящее время существует множество разработок автономных систем, способных взаимодействовать с ветрами различной скорости и силы.

Какая конструкция лучше

Существует несколько принципиально разных конструкций вертикальных ветрогенераторов, каждая из них обладает своими достоинствами и недостатками.

1. Ротор Савониуса. Модель такого вертикального ветряка включает в себя две или более лопасти, выполненные в форме полукруга. При этом давление, оказываемое на «открытую» часть круга значительно превышает то, которое воздействует на противоположную сторону. Конструкция достаточно проста в изготовлении, поэтому пользуется наибольшей популярностью среди самодельных вертикальных ветрогенераторов. Недостатки:

   • Большая «парусность». Воздействие ветра кренит всю конструкцию, создавая напряжение в оси и выводя из строя подшипник, на котором вращается весь ротор.
   • Конструкция не способна начать вращаться самостоятельно при наличии двух или трех лопастей, поэтому два таких ротора необходимо закреплять на одной оси одну под другой под углом в 90°

2. Ротор Дарье или ортогональный. Существует множество модификаций такого вертикального ветрогенератора, но принцип работы остается неизменным. Вращение происходит за счет крылообразной формы лопасти генератора. При воздействии потока воздуха создается подъемная сила, за счет которой и вращается ось. Недостатки:

   • Низкая, даже по меркам ветрогенераторов, эффективность.
   • Скорость ветра для полной раскрутки такого генератора должна быть не менее 4 м/с. При этом до набора полной скорости вращения такого ротора, нагрузку к ветряку подключать нельзя – остановится.
   • Шумность. Если в остальных моделях шум издают только подвижные части (подшипники), то вертикальный ветрогенератор такого типа шумит лопастями. Очень сильно.
   • Из-за вибрации быстро выводит из строя подшипники и все несущие элементы конструкции.

3. Сложность в изготовлении, отсюда высокая стоимость вертикального ветряка.

   Геликоидный ротор. Этот вертикальный ветрогенератор имеет замысловатую форму, но по – сути это ортогональный ветрогенератор с вертикальной осью, только лопасти у него закручены вдоль несущей оси, что значительно повышает срок службы всей конструкции, т.к. обеспечивает равномерную нагрузку на подшипник и мачту со всех сторон. Недостатки:

4. Высокая стоимость устройства из-за большого количества деталей.

   Многолопастной вертикальный ветрогенератор. Если рассматривать только коммерческие образцы – этот тип ротора является наиболее производительным и дает наименьшую нагрузку на несущие детали. Внутри такого вертикального ветряка содержится дополнительный ряд статичных лопастей, которые направляют поток воздуха таким образом, чтобы максимально увеличить эффективность ротора. Недостатки:

Разновидности

Для того чтобы правильно подобрать ветряной генератор, необходимо прежде всего учесть его технические параметры. Современные модели различаются по следующему ряду признаков:

• Количеству лопастей пропеллера. Большое количество элементов винта усложняет конструкцию. Однако чем больше лопастей, тем меньшая скорость ветра нужна для запуска механизма.
• Типу материала лопастей. Модели с жесткими пропеллерами более прочны и долговечны, но и значительно дороже парусных аналогов.

Многолопастный ветрогенератор для своего дома Источник ytimg.com

• Расположению направляющей вращения. Разделяются на вертикальные и горизонтальные. Первые прочнее и чувствительнее, вторые – отличаются лучшей производительностью.
• Возможности изменения шаговых характеристик. Различаются на модели с изменяемым и неизменным шагом. Изделия с переменными шаговыми параметрами позволяют увеличивать скорость, а значит, и продуктивность. Однако они более сложны, громоздки и дороги.

На что обратить внимание при покупке ВЭУ

Важно учитывать высоту мачты. Чем выше находится ветряк, тем больше ветра он сможет «поймать»

Скорость ветра увеличивается в зависимости от высоты, так что даже в не особо ветреных районах ВЭУ может успешно работать, если мачта будет достаточно высокой. Стандартная высота мачты — 10 метров. С каждыми последующими десятью метрами мощность ветрового потока будет увеличиваться в полтора раза.

Обратите внимание и на такие факторы:

• фактические объемы электроэнергии, которые сможет выработать ветряк в условиях вашего участка;
• актуальность выбранной модели, как долго она выпускается и насколько хорошо ее оценили другие пользователи;
• гарантийные сроки и периодичность технического обслуживания;
• расчетный срок использования ветроэнергетической установки;
• степень сложности монтажа и обслуживания.