Начинающим

РАЗНООБРАЗИЕ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

Существует огромное многообразие машин, механизмов и установок, которые "ловят" ветер и превращают его в полезную электроэнергию.

ГОРИЗОНТАЛЬНО-ОСЕВЫЕ ВЕТРОУСТАНОВКИ

Ветро-турбины (пропеллеры) с горизонтальной осью вращения - одни из самых распространенных благодаря традициям, сложившимся за годы развития ветроэнергетики.

Однако у этих машин есть один существенный недостаток - они долго "думают", прежде чем развернуть свои лопасти "на ветер", направление которого меняется каждую секунду. Можно посмотреть движения флюгера на видео (нажав на рисунок или ссылку) для того, чтобы оценить, насколько быстро происходит смена направления ветра (или направления вектора скорости потока ветра).

Из диаграммы, приведенной ниже, видно, что ометаемая площадь пропеллера, составляющая основу для расчета выходной мощности ветроэнергетической установки и равная площади, охватываемой лопастями установки, существенно меньше, чем та, что указана в руководстве по эксплуатации ветроэнергетической установки с горизонтальной осью вращения (как правило, указывают 45%).

Т.о. реально пропеллер вырабатывает меньшее количество энергии, чем это указано в паспорте (на практике 25-30%). Поэтому горизонтально-осевые установки ставят в местах, где направление ветра хорошо известно.

ВЕРТИКАЛЬНО-ОСЕВЫЕ ВЕТРОУСТАНОВКИ

Установки с вертикальной осью вращения лишены проблемы ориентировки на ветер. Одни из них получили признание за счет низкой стартовой скорости (1-2 м/с), но не широко распространены благодаря низкому КПД ветро-ротора (15-18%):

Другие же пока мало известны, т.к. представляют собой совершенно новые разработки ученых. Их эффективность (КПД) не опережает горизонтально-осевые по абсолютному показателю, однако, за счет "приема" ветра со всех сторон составляет реально до 38%. В отдельных случаях КПД может составить даже 42% (идеальный горизонтальный ветровой поток), причем опять же, независимо от направления быстро меняющегося ветра.

Более того, сегодня вертикально-осевые установки могут "ловить" порывы ветра, что фактически повышает их эффективность. А чем больше эффективность, тем меньше стоимость ветроустановки за счет сокращения расхода материалов на ее производство.

Споры ученых о преимуществах тех или иных установок продолжаются, и потребителю остается одно - примириться с наличием великого множества механизмов, преобразующих движение потока ветра в электрическую энергию, точно так же, как и с наличием множества автомобилей различных производителей и модификаций.

Кроме того, необходимо учитывать, что для разных условий подходят разные типы ветроустановок. Например, в условиях не меняющегося направления ветра лучше ставить горизонтально-осевые установки, в условиях даже слабо-меняющегося ветра лучше ставить вертикально-осевые.

Потребитель должен понимать, что ветроэнергетическая установка - это не простой бытовой электроприбор, а серьезный агрегат, который вырабатывает электрическую энергию и нуждается в периодическом техобслуживании, как любая машина или механизм.

КАК РАБОТАЕТ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

При наличии ветра ветро-ротор, состоящий из лопастей, закрепленных между кольцами, вращается и приводит в движение генератор, который с помощью электронного регулятора вырабатывает постоянный электрический ток с напряжением 48 вольт. Далее постоянный ток с помощью инвертора преобразуется в переменный ток с напряжением 220В и поступает непосредственно потребителю. Аккумуляторные батареи включены параллельно с кабелем выхода генератора и подпитывают инвертор в случае отсутствия ветра.

Выход инвертора подключается к клеммам, от которых должна идти внутренняя разводка по помещению потребителя.

Ветроэнергетическая установка (ВЭУ) стартует (самораскручивается) при порывах ветра 3.5 метра в секунду (в это время анемометр может показать более низкую скорость ветра). Выработка энергии начинается при скорости ветра 4 м/сек.

РАСЧЕТ ЭНЕРГИИ ВЕТРА

Таблица, приведенная ниже, показывает, как упрощенно считается выработка энергии. Пример приведен для 3-х киловатной ВЭУ (размер ометаемой площади 4 х 6 = 24 кв.метров) при номинальной скорости ветра 10 м/сек.

КПД ветро-ротора (реальный, подтвержденный испытаниями аэродинамический КПД) взят 36%.

Можно провести свои расчеты, выписывая соответствующие значения и пользуясь приведенными ниже формулами:

Рекомендации, приведенные на этом сайте, помогут пошагово (см. "Продвинутым") вычислить размер ВЭУ и количество аккумуляторных батарей для того, чтобы навсегда отказаться от услуг внешней электросети с ее ежемесячными платежами и нередкими отключениями. Это и есть основное преимущество ВЭУ, когда сеть рядом. Когда сети нет, этот расчет будет первым шагом на пути к получению бесплатной энергии.