Ветрогенератор для частного дома: виды, устройство и обзор популярных моделей

Эко-энергия

В нашей стране ветряки уже не являются экзотикой, потому что многие сейчас их используют в качестве экологического и бесплатного источника получения электричества. Постоянное движение воздушных масс над землей несет в себе огромное количество энергии, которую сегодня успешно используют в промышленных ветряных турбинах и небольших ветряных агрегатах, рассчитанных на индивидуальное использование.

В данном материале мы поможем вам подобрать и грамотно установить ветряной электрогенератор на своем приусадебном участке. При этом подробно опишем правила монтажа и эксплуатации небольших моделей. Для удобства в статье перечислены наиболее популярные производители и модели ветряков.

Конструкция и принцип работы ветряка

Ветряные электрогенераторы – это очень сложная техника, позволяющая преобразовывать силу ветра в электроэнергию. Данные автономные источники электричества являются идеальным выбором для индивидуальных домов, ферм и мелких организаций.

Стандартный мини-ветряк состоит из таких элементов:

  1. Лопасти для восприятия силы ветра.
  2. Электрогенератор для преобразования силы ветра в электроэнергию.
  3. Контроллер для автоматизации работы ветряка. Следит за состоянием аккумуляторных батарей, а также распределяет электричество между различным электрооборудованием.
  4. Накопитель. Это аккумуляторы, позволяющие сохранять сгенерированное ветряком электричество.
  5. Инвертор – позволяет привести рабочие характеристики вырабатываемого электричества в норму, чтобы можно было его использовать в домашней электросети.
  6. Мачта. Опора устройства, позволяющая размещать и удерживать всю конструкцию на определенной высоте. Мачты могут быть свободностоящими (растяжки не используются), жёстко зафиксированными или поворотными (крепятся за счет растяжек). Последние можно опускать и поднимать для техобслуживания и ремонта.

В процессе рабаты устройства электричество напрямую к потребителю не идет, потому что оно должно пройти сначала через преобразователь для достижения рабочих параметров домашней сети (тип тока, напряжение, сила тока и т. д.).

В электрической схеме после генератора ставят контроллер, преобразующий переменный ток в постоянный, для хранения сгенерированной энергии в аккумуляторах. В последующем ток из них поступает в инвертор, где он трансформируется в переменный, а затем направляется в домашнюю электросеть.

Подобная схема позволяет эффективно сохранять (аккумулировать) сгенерированное ранее электричество при отсутствии энергопотребления.

Ветрогенератор для частного дома: виды, устройство и обзор популярных моделей

Совместно с таким генератором разрешается использовать солнечные модули, твердотопливные и жидкотопливные электрогенераторы.

Если использовать одновременно несколько способов генерации электроэнергии, то в схему необходимо включать автоматический выключатель (ABP). Позволяет после отключения одного источника генерации электричества включать резервный.

В ветряках используют разные по конструкции роторы. У них есть свои плюсы и минусы, различия по функционалу и эффективности. Сейчас существует большое количество автономных электросистем, способные нормально функционировать за счет ветров разной силы.

Типы ветряных электрогенераторов

По типу потребления эти генераторы бывают автономными и сетевыми. Первые позволяют обеспечивать электричеством удалённые от централизованных электросетей дома.

Вторые соединяются в одну сеть (может состоять из нескольких десятков и сотен аппаратов), которая снабжает электричеством централизованную районную, городскую и т.д. сеть энергопотребления.

Мощность первых устройств в редких случаях более 75 кВт, а вторых (сетевых) как минимум 100 кВт.

По типу конструкции ветряки бывают:

  • с вертикальной вращающейся осью;
  • с горизонтальной вращающейся осью.

Это позволяет эксплуатировать данные агрегаты в разных условиях, но более распространенными являются последние модели. Они функционируют как простые флюгеры, соответственно обладают похожим строением.

Эти устройства имеют большой КПД (порядка 40%), простую регулировку мощности и низкую стоимость, но при этом очень шумные и образуют вибрацию. Кроме того, их требуется направлять точно на ветер.

Модели с вертикальной вращающейся осью отличаются компактными размерами, при этом на них меньше воздействуют неблагоприятные природные факторы.

Ветрогенератор для частного дома: виды, устройство и обзор популярных моделей

Такие устройства работают даже за счет очень слабого ветра, вне зависимости от его направления.

Правда у них имеется значительный недостаток – КПД подобных установок всего 15%. Да и стоят они больше, по сравнению с моделями, в которых используется горизонтально вращающаяся ось.

Ветряные генераторы отличаются еще вот чем:

  • числом лопастей – бывают установки с двумя и тремя лопастями, можно найти и многолопастные модели;
  • материалами изготовления рабочих органов и устройств;
  • регулируемым или постоянным шагом винта.

Многолопастные модели вращаются от слабого ветра, а для нормальной работы двух- и трёхлопастных моделей требуется мощный ветер. Каждая дополнительно установленная лопасть увеличивает общее сопротивление вращающегося колеса, поэтому труднее достичь требуемых для нормальной работы электрогенератора оборотов.

В зависимости от материала изготовления лопастей для ветряка, могут появиться определенные проблемы в его работе. Более парусные лопасти легче изготавливать, соответственно стоят они меньше.

Если же требуется, чтобы ветряная турбина стабильно работала и обеспечивала электричеством сеть дома и приусадебного участка, то стоит покупать ветряки с железными или пластиковыми лопастями.

Что касается шага винта, то тут тоже все сложно. С помощью регулируемого шага удается существенно увеличить диапазон воспринимаемой лопастями силы ветра. Это позволяет практически постоянно нормально работать ветряному электрогенератору, что является огромным плюсом. Но при этом данный механизм уменьшает надёжность ветряка и делает более тяжелым рабочее ветряное колесо, в итоге усложняется эксплуатация агрегата.

Целесообразность использования ветрогенератора

Небольшие ветряные генераторы все чаще используют в качестве альтернативных источников электричества, причем с их помощью удается достичь значительной экономии.

Такие ветряки чаще всего ставят в удаленных от центральных электросетей частных домах.

Однако не во всех климатических зонах можно постоянно использовать ветряные турбины. Для нормальной работы подобного генератора в течение срока службы, климат в вашей местности обязан отвечать указанным в его техническим паспорте требованиям.

Средняя годовая скорость ветра должна составлять 4,5-5 м/с. Только при соблюдении этого условия использовать ветряк будет экономически выгодно.

Информацию по среднегодовой скорости ветра в вашем районе можно узнать с помощью карты ветров. Более точные данные можно получить с помощью анемометра и устройства, считывающего сигналы. При этом измерительные устройства требуется размещать как можно выше, чтобы стоящие рядом с ветряком строения и деревья не влияли на полученные показания.

Если вы захотели поставить небольшой ветряной электрогенератор возле своего дома, то нужно заранее подумать о месте его монтажа. При этом требуется учесть, чтобы ветер беспрепятственно проходил в этом месте (на его пути не должно быть препятствий).

Более подходящим местом для размещения ветряка будет вершина холма, потому что воздушные массы в этом месте уплотняются, в результате увеличивается атмосферное давление и скорость ветра. Еще более подходящим местом является берег моря, тундра и степь.

Все препятствия в радиусе 250 м влияют на работу установки. Для большого КПД требуется расположить ось ветряка выше данных препятствий на 4-5 м.

Ветрогенератор для частного дома: виды, устройство и обзор популярных моделей

Правила выбора

К выбору ветрогенератора необходимо подходить с особой ответственностью.

Требуется заранее подготовить такую информацию:

  1. Рассчитать минимальное и максимальное количество электроэнергии, требуемое для нормальной жизни семьи в доме.
  2. Узнать среднегодовую скорость ветра в вашем районе проживания, чтобы иметь представление о периодах, когда генератор не будет работать.
  3. Учесть климатические условия в вашем регионе. Если зимой в вашем районе сильные морозы, то использовать его в это время не получиться.
  4. Выяснить уровень шума работающего генератора.
  5. Технические параметры установок разных брендов для анализа и сравнения.

Подбирают комплектующие для ветрогенератора с учетом минимальной и номинальной мощности. Обращать внимание требуется и на тот факт, что мощность ветряка зависит от размеров рабочего колеса и длины лопастей. При увеличении размера лопастей в 2 раза агрегат при такой же силе ветра сгенерирует в 4 раза больше электроэнергии.

Важным аспектом выбора является и ёмкость аккумуляторов. Во время безветренной погоды в них должно быть находиться столько электроэнергии, чтобы до появления ветра в вашем доме постоянно было электричество.

Маломощные ветряки с небольшими мачтами разрешается устанавливать собственноручно. При этом опору ветряка необходимо устанавливать на прочный железобетонный фундамент. Для повышения устойчивости ветрогенератора его фиксируют с помощью 3-4 растяжек.

Ветрогенератор для частного дома: виды, устройство и обзор популярных моделей

Приблизительная стоимость и окупаемость ветряков

Ветряные генераторы с каждым днем становятся все более популярными. Они используются для обеспечения электричеством коттеджей, которым ежедневно необходимо большое количество электроэнергии.

Целесообразно использовать данные агрегаты и в местах, где нет центрального электроснабжение или же ток подается периодически с перебоями.

Во всех этих случаях позволят решить проблему ветрогенераторы, использование которых выгодно следующим:

  • генерация электричества за счет силы ветра позволяет сделать его практически бесплатным;
  • ветряные турбины экологические безопасны. Не требуется сырье в виде топлива, поэтому в процессе генерации электричества не образуются вредные отходы;
  • не сильно изнашиваются рабочие элементы (в частности, вращающиеся);
  • большой срок службы – 25-30 лет;
  • не требуется постоянно следить за работой ветрогенератора.

К минусам относят непредсказуемость направления и скорости ветра. Для уменьшения потерь, требуется дублировать источник энергии и использовать еще один буфер для сохранения сгенерированной энергии. Кроме того, крутящееся ветряное колесо несет угрозу для пролетающих возле него птиц и летательных аппаратов.

Ещё одним значимым недостатком ветряных электрогенераторов является большая цена. Такие громоздкие установки делают из дорогих материалов, а для полноценной работы им требуется эффективный контроллер, емкостные аккумуляторы и качественные инверторы.

Нужно сказать, что отечественные бытовые ветрогенераторы и китайские модели стоят существенно меньше европейских. Цена отечественных ветрогенераторов с вертикальным расположением оси и минимальной мощностью до 2 кВт составляет всего 1300-2500$.

Ветрогенератор для частного дома: виды, устройство и обзор популярных моделей

Правда при такой стоимости в комплектацию включается только генератор с лопастями. Остальное электрооборудование докупается дополнительно или собирается самостоятельно. Полнокомплектные модели стоят больше приблизительно на 40-50%, но в этом случае не потребуется покупать дополнительное электрооборудование.

Ветряки мощностью 3 – 7 кВт стоят существенно больше. С требуемым электрооборудованием они обойдутся вам примерно в 5000-12000$, что довольно дорого по меркам наших средних зарплат.

Даже когда имеются проблемы с электроснабжением, ветряной генератор целесообразно использовать не во всех случаях. Проще установить систему бесперебойного электропитания на базе промышленных аккумуляторных батарей, совмещенных с ИБП. Устанавливать ветроэнергетический агрегат нужно в тех случаях, когда рядом нет центрального энергоснабжения. Срок окупаемости в таком случае составит примерно 25 лет, что согласитесь достаточно долго.

Обзор зарекомендовавших себя производителей и лучших ветряков

На рынке РФ сегодня можно найти надёжные и недорогие российские ветряки и более функциональные модели иностранных компаний. В процессе выбора ветрогенератора для собственного дома, необходимо сопоставить технические параметры нескольких устройств, чтобы понять преимущества и недостатки некоторых моделей.

Ветрогенератор Condor Home (РФ)

Устройства этого производителя обладают мощностью 0,5-5 кВт. Они используются в качестве основного источника электроэнергии или дополнительного, при этом приспособлены для работы в суровых зимних условиях РФ. Вырабатывают электричество при очень тихом ветре, поэтому в доме будет всегда качественное электроснабжение.

В зависимости от модификации, корпус устройства может изготавливаться из высокопрочного пластика или алюминия, а лопасти в основном делают из стеклопластика. В них предусмотрена двойная технология торможения. Мачта устройства высотой 8-12 метров крепится за счет фундамента и растяжек.

В стандартную комплектацию включается:

  • мачта;
  • растяжки и другие элементы крепления;
  • электрогенератор;
  • ротор и лопасти;
  • контроллер заряда.

Ветряк Falcon Euro (РФ)

Эти вертикально-осевые ветрогенераторы отличаются мощностью 1-15 кВт. Используются в качестве основного или резервного источника питания для удалённых от централизованных ЛЭП дач и домов. Могут работать совместно с солнечными батареями и твердотопливными и жидкотопливными электрогенераторами.

Данные модели оборудуются постоянными магнитами для пуска генератора. Для работы аппарата требуется ветер скоростью всего 1,5 м/с, при этом его номинальная скорость должна составлять – 11 м/с. Аэродинамическая система торможения позволяет быстро ограничить частоту вращения рабочего колеса. Срок службы 20 лет, при трехлетней заводской гарантии.

В стандартную комплектацию ветряка Falcon Euro входит: ветряное колесо, электрогенератор и контроллер, мачта и крепежные элементы. Соответственно инвертор и аккумуляторы нужно покупать дополнительно.

Ветряки Sokol Air Vertical (РФ)

Небольшие ветряные устройства этой марки способны обеспечить качественным электроснабжением мелкие организации и практически любые индивидуальные дома. Для бытовой эксплуатации производят модели SAV мощностью 0,5-15 кВт.

Они отличаются высокой эффективностью даже при очень слабой скорости ветра. Температура эксплуатации такого устройства от -50 C до +50 C, что идеально подходит для эксплуатации в нашей стране.

Генерация электричества этими устройствами не зависит от направления движения ветра. Модели с вертикальными осями работают автоматически, поэтому не требуется постоянно следить за их рабочими параметрами. В их конструкции используется электромагнитная и аэродинамическая технология торможения, поэтому удается быстро ограничить частоту вращения ветряного колеса.

В них используется многополюсной трехфазный генератор для возбуждения которого применяют постоянные магниты.

В стандартную комплектацию ветряка входит: генератор с контроллером заряда аккумуляторных батарей, несущая мачта, растяжки и другие монтажные элементы. Инвертор и аккумуляторы покупаются дополнительно.

Ветрогенератор для частного дома: виды, устройство и обзор популярных моделей

Ветряные электрогенераторы Energy Wind (РФ)

Можно приобрести универсальные одно- и трёхлопастные агрегаты мощностью 1-10 кВт. Они идеально подходят для автономного энергоснабжения домов, дач и коттеджей.

В устройствах этого бренда используются высокопрочные лопасти из стекловолокна и надёжный электрогенератор. Они отличаются горизонтально расположенной вращающейся осью. Нормально эксплуатируются при температуре воздуха от -40 до +40С.

Минимальная скорость ветра – 2 м/с, при некоторых конфигурации лопастей – 3 м/с, высота размещения вращающегося колеса – 8-20 м. Срок службы 25 лет, при трехлетней гарантии производителя.

Базовая комплектация ветрогенератора это бренда включает в себя генератор, лопасти и элементы крепления. Мачту, контроллер, инвертор и аккумуляторы для сохранения сгенерированной энергии покупаются отдельно.

Устройства Altek EW (Китай)

В этих ветряных турбинах используется горизонтально вращающаяся ось. Отличаются мощностью 1-10 кВт, поэтому подходят для электроснабжения домов и дач.

Обшивку устройств Altek EW делают из алюминия, что значительно уменьшает вес всей конструкции и упрощает монтаж. Рабочие железные части электрогенератора покрывают кремнием, что повышает их термостойкость.

Лопасти делают из пластика. Скорость ветра для пуска этих устройств составляет всего 2,5 м/с, а номинальная – 12 м/с.

В перечень стандартной комплектации входит: лопасти, электрогенератор и контроллер. Другие необходимые для работы установки элементы покупаются дополнительно.

Ветрогенератор для частного дома: виды, устройство и обзор популярных моделей

Выводы

Даже сейчас технология изготовления ветряных электрогенераторов несовершенна, поэтому ее постоянно усовершенствуют ученые и инженеры. Возможности и длительные перспективы такого альтернативного способа получения электричества (практически бесплатного) позволяют человечеству с оптимизмом смотреть в будущее.

Небольшие ветряки позволяют решить проблему с энергоснабжением частных домов и частично в региональном масштабе.

Оцените статью
Добавить комментарий