Здравствуйте уважаемые читатели с Вами Юрий Колесник и рассылка Альтернативная Энергия Вашего дома.

Хотите прямо сейчас

получить подробное описание ветрогенератора, который можно сделать

своими руками. Чертежи, подробные инструкции и фотографии можно

получить по адресу: http://energi.ucoz.ru

Ветряной генератор электричества. Анализ ветровой и метео обстановки в месте установки.

Ну, допустим я вас еще не запугал трудностями выбора целесообразности построения ветряк и добычи – изготовления электрогенератора для него.

Тогда перейдем к ВОЗМОЖНОСТИ применения ветряка на вашем отдельно взятом участке.

Вы можете построить или купить самый крутой чумовой ветряк, который дает немыслимое количество электроэнергии. Но он их дает только тогда, когда дует ветер! Вот тут и всплывает второй важнейший фактор, определяющий возможность использования вами энергии ветра. А именно - наличие этого самого ветра в месте установки ветряка.

Вся Европа, особенно Германия, просто таки утыкана ветряками, как Голландия в свое время ветряными мельницами. Но «они» живут на побережье Атлантического океана. И дуют там ровные мощные ветра. Поэтому «им» есть откуда энергию добывать.

А мы живем - в европейской или азиатской части России. Как правило континентальной. И с ветрами тут - напряжёнка. Нет, ну бывают, конечно, иногда ветреные деньки, что только шапку держать надо. Но они именно «бывают». И не ради этих же 10 дней в году строить ветряк.

Поэтому, прежде чем вкладываться в строительство ветряка, очень рекомендую найти в архивах ближайшей к вам метеостанции данные по ветрам, дующим в вашей местности. Хотя наверняка и без этого можно сказать, что там будет написано - средний ветер – 3-4 метра в секунду.

Но к счастью, это именно средняя скорость ветра. А нас интересует скорость ветра на нашем, конкретном участке, где и будет работать ветряк. И такой информации вам никто не даст, к сожалению, готовой. Придется собирать ее самим с помощью анемометра (прибор для измерения скорости ветра).

Ветер - существо непредсказуемое и характеризуется наличием большого количества вихрей. Кроме того, он сильно зависит от характера конкретной местности. Высоты (холмы) он обдувает с гораздо большей скоростью, нежели низины. Открытые пространства притягивают его куда больше, чем лесистые. Все это надо учитывать при выборе решения «строить ветряк или нет» и «какого типа строить ветряк».

Каждый из видов ветряков, будь то парусный ветряк, ротор Савониуса, ротор Дарье, или тихоходные «ромашки» или быстрые пропеллеры, имеют свои плюсы и минусы. Одно просты в изготовлении и способны ловить ветра даже со скоростью 1-2 метра/сек., другие - рассчитаны на более быстрые ветры и имеют наиболее высокий КИЭВ. Какой из них выбрать - это задача.

Идеальный вариант - повременить с началом постройки ветряка и собрать информацию непосредственно на месте с помощью анемометра или рабочей модели с генератором – шаговым-двигателем. Если ждать невмоготу, можно конечно, опереться и на статистику.

Как я упоминал выше, средняя скорость ветра 3-4 метра мало о чем говорит. Если судить по ней, то условный «квадратный метр ометания» ветряка даст примерно 25 Ватт мощности. Т.е примерно 0,5 квт в сутки.

Но давайте посмотрим, откуда берётся эта «средняя скорость» и мощность.

Метеостанция производит замеры раз в 3 часа. Ей важна общая картина погоды в регионе, а не локальные зоны.

Если мы составим «почасовую» таблицу ветра, то получим, что если например ветер 10 часов кряду дул со скоростью 3 метра/сек, то и средняя скорость ветра равна 3 м/с. А суммарная энергия равна 10 х 16 = 160 Вт.

Но если взять в расчет тот факт, что ветер дует неровно и постоянно меняет силу, то возможет такой вариант. Сначала штиль, потом нарастание ветра от штиля до 5 метров, а затем падение снова до штиля, то получится что сумма «почасовых» энергий ветра равна не 160 Ваттам, а 195 Ваттам. Т.е. больше, чем по среднему. Или например другой вариант, 5 часов штиля и 5 часов ветер с 6 м/с. Тогда энергия за 10 часов будет равна 648 Ватт! Хотя средняя скорость за 10 часов осталась равной 3 м/с.

Поэтому, учитывая, что мощность ветра зависит от куба его скорости, а среднее высчитывается просто как сумма, можно предположить, что мощность меньшей, чем при средней скорости ветра не будет (в течении определенного времени). Поэтому среднее значение ветра - хороший «минимум», на который можно опереться в расчетах. Хуже не будет точно, может быть только лучше.

Другим важным фактором оценки ветровой обстановки является анализ преобладающих в вашей местности ветров. Статистика нам показывает, что 90 процентов ветровой энергии приходится на долю ветров в диапазоне от 3 до 8 метров/секунду. Да, бывают дни штилей и слабых ветров. Они практически не несут в себе никакой энергии. Бывают дни сильных ветров и даже штормовых и ураганных. Они обладают колоссальной энергией сами по себе, но их доля в годовом балансе ветровой энергии достаточно мала ( единицы %). Поэтому их проще проигнорировать, чем использовать. Строить ветряк надо в расчете на преобладающий диапазон скоростей ветров, несущий в себе основную часть энергии. И в зависимости от этого выбирать конструкцию ветряка.

Как показывает практика, наиболее приемлемыми ветряками на территории континентальной ЕЧР являются ротор Савониуса, Ротор Дарье и многолопастный (5-6) тихоходный пропеллер. Их конструкции мы рассмотрим ниже.

Какую мощность можно снимать с таких ветряков. По расчетам и практическим работам можно рассчитывать примерно на 20-40 Ватт с квадратного метра ветряка Т.е. с пропеллера диаметром ок. 3 метров можно довольно стабильно получать мощность 150 – 250 Ватт. Как видите, на отопление, электроплиту и электрическую сауну не хватит, но кое –какие вопросы электроснабжения решить можно. Например, зарядка аварийного аккумулятора, питание небольшого телевизора или компьютера, освещение (с помощью энергосберегающих ламп), подогрев воды для горячего водоснабжения и т.п. Можно даже питать небольшой экономичный холодильник. А если ее еще грамотно накапливать и хранить, то диапазон питаемых устройств значительно расширяется. Например, периодический запуск водяного насоса и небольшой насосной станции для качественного водоснабжения дома.

Как видите, использование ветряков в средней полосе России весьма оправдано. Особенно в случае отсутствия централизованного электроснабжения или его низкого качества.

Разумеется, идеальным вариантом будет сбор информации и анализ ветровой обстановки непосредственно на месте будущей установки ветроэлектрогенератора. Только такая информация позволить сделать безошибочный вывод о целесообразности его применения, рассчитать затраты и окупаемость, сравнить с альтернативными источниками электроэнергии. Например, с бензогенераторами, генераторами с двигателями Стирлинга, гидрогенераторами и т.д. Все это зависит от конкретной обстановки в конкретном месте. Поэтому не спешите принимать решение о постройке или покупке ветроэлектрогенератора.

Собственно по этой причине - огромное влияние именно МЕСТНЫХ ветровых условий на возможность получения электрической энергии и ее объем, и не существует неких абстрактных ветроэлектрогенераторов, подходящих всем и вся. Поэтому бессмысленно искать в интернете их чертежи. Даже если вы их найдете, не факт, что этот ветряк окажется оптимальным для ваших условий. Поэтому есть резон сначала именно изучить ситуацию с ветрами на местности, а уж потом выбирать, какой ветряк строить или покупать.

В следующих статьях мы рассмотрим и другие аспекты использования ветряков в плане получения электроэнергии.

Ветряной электрический генератор. Как сделать ветряк и электрический генератор самому.

Итак, самым популярным вариантом является использование ветряков для выработки электроэнергии.

Казалось бы - чего проще, сделал ветряк, насадил на его ось электрогенератор и вауля! Получай электричество!

Но не все так просто. Давайте рассмотрим, почему.

Все ветряки или ветровые установки приводятся в действие (вращение) силой ветра. О мощности ветрового потока мы уже говорили. И понятно, что большей энергии от генератора мы не сможем получить принципиально.

Другой важнейшей характеристикой ветряка является т.н. КИЭВ - коэффициент использования энергии ветра. У самых лучших образцов ветряков он составляет всего 40-45%! (Хотя можно встретить утверждения о чуть ли не о 60-80% КИЭВ. Это, мягко сказать, преувеличение продавцов этих ветряков. Поэтому рассчитывайте, что ветряк будет использовать ветер едва ли на 25-30% и не забудьте поделить расчетную мощность ветряка на 3-4. Вот что вы реально сможете получить с ветроустановки в случае использования идеального электрогенератора.

Кстати, о мощности ветряка. Вы можете не поверить, и это действительно парадоксально выглядит, но единственно, от чего зависит мощность ветряка (кроме скорости ветра) - это его площадь. Иногда ее называют «площадь ометания». Можно привести много формул математических доказательств и практических подтверждений, но мощность ветряка с одной лопастью (которая ометает - описывает круг диаметром D), и ветряка с 6-ю лопастями такого диаметра - одинакова! Вот хотите верьте, хотите нет, но это – так!

Дело в том, что ветер воспринимает лопасти не как отдельные «дощечки» и давит на каждую по очереди, а как круг, диск. Поэтому важна только площадь, а не количество лопастей. Ветер, раскручивая лопасти ветряка, придает ей скорость. Кроме угловой скорости вращения, лопасть еще имеет и линейную скорость. А следовательно, поскольку крутится не в вакууме, начинает встречать сопротивление воздуха, которое растет пропорционально кубу скорости. Тем более, что лопасть представляет собой не плоскую дощечку, а определенный аэродинамический профиль, имеющий и конкретную толщину, и угол поворота. И этот профиль при вращении «натыкается» на воздух «межлопастного» пространства. И получается, что чем большую мощность потока мы собираемся собрать увеличивая число лопастей, тем большее сопротивление воздуха они испытывают во время вращения. Как результат - то, что написано выше - мощность ветряка зависит от площади ометания, а не от числа лопастей.

Таким образом, мы подошли к другой важной характеристикой ветряка - быстроходности. Быстроходность ветряка - величина, показывающая, насколько линейная скорость лопасти больше скорости ветра. Если вы узнаете, например, что у ветряка быстроходность 7, то это значит, что кончик его лопасти имеет линейную скорость в 7 раз больше скорости ветра. И при ветре в 10 м/с, кончик лопасти летит по воздуху со скоростью 70 м/сек, т.е 250 км/час! Так что очень не рекомендую пытаться останавливать лопасть руками. Их просто срежет как бритвой.

К быстроходности и ее расчету мы еще вернемся, а сейчас давайте посмотрим, чем она важна именно для процесса выработки электроэнергии.

Так уж исстари повелось на Руси, что электроэнергию тут добывают с помощью специальных устройств - генераторов. Конструкций генераторов много, но в плане стыковки с ветряком, нас интересуют электрогенераторы, выдающие электроэнергию в результате вращения. В самом деле, зачем нам от добра добра искать. Ветряк нам поставляет вращение, его надо и использовать.

Так вот, при строительстве ветряка вы обязательно столкнетесь с тем, что генераторов-то пригодных для ветряка вобщем-то НЕТ. Ну вообще то в природе они есть, их даже выпускают серийно. Но купить их достаточно проблематично и по цене, и по возможности. Слишком это специфическая вещь, оттого и дороги и их мало. Поэтому придется либо приспосабливать то, что есть, либо делать генератор самому.

А что у нас есть, что б электричества поесть? Из готового. Выбор блюд, вобщем небогатый. Это двигатели с постоянными магнитами, шаговые двигатели, автомобильные генераторы, асинхронные двигатели, генераторы от умерших бензогенераторов. Вобщем, практически любые электро двигатели. Их подробный анализ мы проведем позже. Согласно всем теориям, всякая электрическая машина является обратимой. Т.е. любой электродвигатель при соответствующих условиях может работать и как генератор. С той или иной эффективностью. С той или иной серьезностью, степенью и ценой переделки.

Почему нельзя просто использовать то что есть? Да потому что оно все - быстроходное! Можете воспринимать это восклицательный знак как знак траура. Ну разве что кроме шаговых двигателей. Они по определению тихоходы. Остальные все двигатели – генераторы рассчитаны на 1000 оборотов в минуту и выше ( т.е. 15-20 оборотов в секунду). Соответствующие обороты им надо придать и для получения обратного эффекта - генерации электротока. Например, казалось бы самый доступный и дешевый вариант приличного генератора в 0,5 КВт - автомобильного, натыкается на цифру в 2-3 тыс. об/мин. Двигатель машины даже на холостых оборотах держит вращение со скоростью 800 об/мин. Плюс мультипликация шкивов мотора и генератора 1:2 как минимум. Генератор крутится уже 1500 об/мин. А если газу поддать и мотор «открутить» до 3-4 тыс (рядовой случай) – генератор тогда выдает свои полкиловатта. При 5-8 тыс. оборотов/мин.

То же и с другими моторами. За что ни схватись - меньше 1000 об/минуту и не найти ничего.

Вернувшись к параметру быстроходности ветряка и пересчитав ее с учетом скорости ветра, размеров ветряка, вы с удивлением обнаружите, что обороты вала ветряка не так велики. 200-400 об/минуту у самых быстроходных ветряков и при хорошем крепком ветре!

Поставим мультипликатор, скажете вы и повысим обороты в 5-10 раз! (Кстати, то, что снижает обороты – это редуктор. А то, что повышает – это мультипликатор). Ну справедливости ради скажу - так, вобщем то и делается. Но только на очень больших и мощных ветряках, что бы закрутить большие и мощные генераторы. На ветряках с мощностью менее 500 Ватт мультипликаторы - это роскошь. Надежный и качественный необслуживаемый мультипликатор с малыми потерями - это само по себе дорогое устройство. И его цена, соответственно переносится на стоимость вырабатываемой электроэнергии. Поэтому применение мультипликатора в маленьком «домашнем» ветряке необоснованно никак. Разве что он достался на халяву.

А из низкооборотных генераторов у нас есть только шаговые двигатели. Что такое шаговый двигатель? Это двигатель, который поворачивает свой вал на определенный угол (шаг) при подаче на его обмотки импульса напряжения. Такие моторы имеют как правило несколько обмоток, а из ротор буквально напичкан магнитами. Этот отрадный факт и позволяет использовать шаговые двигатели в качестве генератора. При придании вращения валу шагового двигателя извне, он начинает вырабатывать электричество, причем весьма эффективно.

«Вычислить» шаговый двигатель просто. При вращении вала, он вращается не плавно, а как бы толчками. Этот эффект называется «залипание». Если закоротить все выводы двигателя, то вращать вал станет заметно труднее. Это значит, что шаговый мотор уже вырабатывает электрический ток. Кстати, это общий принцип проверки двигателей постоянного тока «на вшивость». Если при закорачивании выводов вращать вал мотора стало труднее, то электромотор в плане использования его в качестве электрогенератора небезнадежен и есть смысл снять его характеристики.

Добыть шаговый электромотор малой мощности несложно. Любой принтер, который можно купить на интернет-аукционе за 100-300 рублей, содержит их как минимум 2. Один «гонял» головку, другой - бумагу. Сканер – 1, старые дисководы на 5,25 дюйма - тоже 1. Это хорошая новость. Плохая состоит в том, что легкодоступны шаговые двигатели лишь очень малой мощности! 1-2-3 Ватта. Добыть шаговый двигатель на 30-50 Ватт хотя бы - это редкая удача, считайте что отличный генератор у вас в кармане!

Куда применить шаговик на 2 Ватта? Да вобщем заряжать аккумулятор мобильника, плеера и т.п. Этой мощности уже хватит. Надо 10-20 Ватт? Ну поставьте 10 таких двигателей. Они дешевле, чем яичная скорлупа после Пасхи.

Ну а если вы хотите получать с ветряка 200-300 Ватт, причем желательно задешево (держим в уме соотношение затраты / отдача ), то скорее всего, придется делать генератор самому. Это сложно, но абсолютно реально, если вы все же решите делать ветро электрогенератор.

Хотите прямо сейчас

получить подробное описание ветрогенератора, который можно сделать

своими руками. Чертежи, подробные инструкции и фотографии можно

получить по адресу: http://energi.ucoz.ru

До свидания с Вами был Юрий Колесник и рассылка Альтернативная Энергия Вашего дома.

Пишите мне на адрес  Uriy.Kolesnik@mail.ru