Ветрогенератор считается самым мощным источником электричества в Rust. Его максимальная выработка энергии – 150 единиц. Напомню, что два других генератора, солнечная панель и маленький генератор, вырабатывают меньше энергии. Солнечная панель вырабатывает максимально 20 единиц электроэнергии, но ночью энергия вообще не поступает. Маленький генератор же стабильно вырабатывает 100 единиц электроэнергии, но это всё же меньше, чем у ветрогенератора.

Вырабатываемая ветрогенератором энергия напрямую зависит от ветра. Логично предположить, что если застроить этот источник энергии, то он не сможет вырабатывать энергию вообще. А где у нас потоки ветра сильнее? Потоки ветра повышаются с высотой. Это значит, что чем выше будет находится ветрогенератор, тем больше энергии он будет вырабатывать. Помните, что вырабатываемая ветрогенератором энергия может опуститься. Хотя, если установить его достаточно высоко, то ниже 100 единиц электроэнергии он не будет вырабатывать.

Как же его лучше всего ставить? Лично я делаю так – строю вышку из настенных каркасов в восемь этажей. На 5-6 уровне устанавливаю удлинитель в виде комбинатора питания. А затем от комбинатора подключаю нужные мне компоненты. Восьмого этажа вполне достаточно для того, чтобы вырабатываемая энергия не опускалась ниже ста единиц. Для более удобного пользования вышкой на каркасы можно поместить сетки, благо они не особо затратны в плане крафта.

Найти данный источник энергии можно в пяти местах:

• Заблокированный ящик – 3%;
• Элитный ящик – 2%;
• Военный ящик – 1%;
• Учёный с нефтяной вышки – 0,1%;
• Тяжёлый учёный – 0,1%.

Есть возможность покупки ветрогенератора в городе бандитов. Цена вопроса – 500 единиц металлолома.

Цена изучения ветрогенератора на столе для изучений – 125 единиц металлолома. При попытке получения чертежа в ходе экспериментов на верстаке второго уровня придётся потратить как минимум 300 единиц металлолома, но не факт, что чертёж выпадет сразу.

Для крафта потребуется верстак второго или третьего уровня. Ресурсы для крафта следующие: 1500 единиц дерева, 30 единиц металла высокого качества, 3 шестерёнки, 10 единиц листового металла.

Ветрогенератор энергии своими руками

Иметь свой ветрогенератор очень выгодно. Во-первых, человек получает бесплатную электроэнергию. Во-вторых, электричество можно добыть в удаленных от цивилизации местах, где не проходит ЛЭП. Ветряк представляет собой устройство, предназначенное для генерирования кинетической энергии ветра. Многие умельцы научились собирать вертикальный ветрогенератор своими руками, а как это делается мы сейчас и узнаем.

Устройство и разновидности ветряков

Ветрогенераторы имеют много названий, но правильней их обозначить как ветровая электростанция. Состоит ВЭС из электрооборудования и механического сооружения – ветряка, которые связаны между собой в единую систему. Электроустановка помогает превратить ветер в источник энергии.

Разновидностей ветрогенераторов много, но по расположению рабочей оси их условно разделяют на две группы:

• Ветряки с горизонтальной осью вращения являются самыми распространенными. Электроустановка отличается высоким КПД. Кроме того, сам механизм лучше противостоит ураганам, а при слабом ветре запуск ротора происходит быстрее. У горизонтальных ветрогенераторов проще регулируется мощность.
  
• Ветряки с вертикальной осью вращения способны работать даже при слабой скорости ветра. Турбины не шумят и проще в изготовлении, поэтому чаще всего их устанавливают умельцы в своем дворе. Однако особенность конструкции вертикального ветряка позволяет его устанавливать только низко от земли. Из-за этого сильно снижается КПД электроустановки.
  

Различаются ветрогенераторы по типу рабочего колеса:

• Пропеллерные или крыльчатые модели оснащены лопастями, которые по отношению к рабочему горизонтальному валу стоят перпендикулярно.
• Карусельные модели еще называют роторными. Они характерны для вертикальных ветряков.
• Барабанные модели аналогично имеют вертикальную рабочую ось.

Для генерирования кинетической энергии ветра в промышленных масштабах обычно используют пропеллерные ветрогенераторы. Модели барабанного и карусельного типа отличаются большими габаритами, а также менее эффективным устройством механизма.

Все ветряки могут комплектоваться мультипликатором. Этот редуктор во время работы создает много шума. В домашних ветряках мультипликаторы обычно не используют.

Принцип работы ветряка

Стоит отметить, что принцип работы ветрогенератора одинаков, независимо от его конструкции и внешнего вида. Генерирование энергии начинается с момента вращения лопастей ветряка. В это время между ротором и статором генератора создается магнитное поле. Оно и служит источником энергии, вырабатывающим электричество.

Итак, как мы выяснили, ветрогенератор состоит из двух основных частей: вращающегося механизма с лопастями и генератора. Теперь о работе мультипликатора. Этот редуктор устанавливают на ветряк, чтобы увеличить обороты рабочего вала.

Важно! Мультипликаторы устанавливают только на мощные ветрогенераторы.

Во время вращения ротора генератора вырабатывается переменный ток, то есть, выходит три фазы. Сгенерированная энергия попадает на контроллер, а от него идет к аккумулятору. В этой цепочке стоит еще один важный прибор – инвертор. Он преобразовывает ток до стабильных параметров и подает через сеть потребителю.

Ветряк industrial craft 2

В сфере ветроэнергетики большую известность имеет кинетический ветрогенератор industrial craft 2, имеющий модифицированный блок для генерирования энергии ветра. Для расчета мощности электроустановки сумму скоростей его рабочих органов умножают на значение 0,1. Размер рабочей области обусловлен габаритами ротора. Во время вращения он вырабатывает кинетическую kU, а не электрическую EU энергию.

Вращение лопастей зависит от порывов ветра. Самая оптимальная скорость наблюдается на высоте 160–162 м. Гроза увеличивает скорость ветра на 50%, а простой дождь – до 20%.

Роторы ветрогенератора industrial craft 2 различаются габаритами и материалом лопастей, а также предельными показателями силы ветра, при которых они способны работать:

• деревянный ротор с лопастями 5х5 рассчитан на диапазон скоростей ветра от 10 до 60 MCW;
  железный ротор с лопастями 7х7 рассчитан на диапазон скоростей – от 14 до 75 MCW;
• стальной ротор с лопастями 9х9 рассчитан на диапазон скоростей потока воздуха от 17 до 90 MCW;
• углеволоконный ротор с лопастями 11х11 рассчитан на диапазон скоростей потока воздуха от 20 до 110 MCW.

Кинетические ветрогенераторы industrial craft 2 не ставят близко на одном уровне спиной друг к другу.

Самостоятельное изготовление вертикального ветрогенератора

В самостоятельном изготовлении ветряк с вертикальным валом самый простой. Лопасти изготавливают с любого материала, главное, чтобы он был устойчив к влаге и солнцу, а также был легкий. Для лопастей домашнего ветрогенератора можно использовать ПВХ трубу, применяемую при строительстве канализации. Этот материал отвечает всем вышеперечисленным требованиям. Из пластика вырезают четыре лопасти высотой 70 см, плюс две таких же делают из оцинковки. Жестяным элементам придают форму полукруга, после чего фиксируют с обеих сторон трубы. Остальные лопасти крепят на одинаковом расстоянии по кругу. Радиус вращения такого ветряка будет составлять 69 см.

Следующий этап – сборка ротора. Здесь понадобятся магниты. Сначала берут два ферритовых диска диаметром 23 см. С помощью клея шесть неодимовых магнитов крепят на один диск. При диаметре магнита 165 см между ними образуют угол 60

Самое сложное – это изготовление статора. Нужно найти медный провод толщиной 1 мм и из него сделать девять катушек. Каждый элемент должен содержать ровно по 60 витков. Далее, из готовых катушек собирают электрическую схему статора. Все их девять штук выкладывают по кругу. Сначала соединяют концы первой и четвертой катушки. Далее, соединяют второй свободный конец четвертой с выходом седьмой катушки. В итоге получился элемент одной фазы из трех катушек. Схему второй фазы собирают со следующих по очередности трех катушек, начиная со второго элемента. Последней собирают точно так же третью фазу, начиная с третьей катушки.

Для крепления схемы, из фанеры вырезают форму. На нее сверху кладут стеклоткань, а по ней раскладывают схему из девяти катушек. Все это заливают клеем, после чего оставляют до полного застывания. Не ранее, чем через сутки ротор со статором можно соединять. Сначала кладут ротор магнитами вверх, на нем располагают статор, а сверху укладывают второй диск магнитами вниз. Принцип соединения можно увидеть на фото.

Теперь настало время собрать ветрогенератор. Вся его схема будет состоять из рабочего колеса с лопастями, аккумулятора и инвертора. Для увеличения крутящего момента желательно установить редуктор. Работы по монтажу имеют следующий порядок:

• Из стального уголка, труб или профиля сваривают прочную мачту. По высоте она должна поднять рабочее колесо с лопастями выше конька крыши.
• Под мачту заливают фундамент. Обязательно делают армирование и предусматривают выступающие из бетона анкерные крепления.
• Далее, на мачту фиксируют рабочее колесо с генератором.
• После установки мачты на фундамент выполняют ее крепление к анкерам, после чего усиливают стальными растяжками. Для этих целей подойдет трос или стальной прут толщиной 10–12 мм.

Когда механическая часть ветрогенератора готова, начинают собирать электрическую схему. Генератор на выходе даст трехфазный ток. Для получения постоянного напряжения в схему ставят выпрямитель из диодов. Контроль зарядки аккумулятора осуществляется через автомобильное реле. Заканчивает цепочку схемы инвертор, из которого выходит в домашнюю сеть требуемые 220 вольт.

Выходная мощность такого ветрогенератора зависит от скорости ветра. Например, при 5 м/с электроустановка выдаст около 15 Вт, а при 18 м/с можно получить на выходе до 163 Вт. Чтобы повысить производительность, мачту ветряка удлиняют до 26 м. На такой высоте скорость ветра на 30% больше, а, значит, электричества получится примерно в полтора раза больше.

На видео показана сборка генератора для ветряка:

Сборка ветрогенератора – дело сложное. Нужно знать основы электротехники, уметь читать схемы и пользоваться паяльником.

Украинский стартап Sirocco Energy разработал ветрогенератор, который генерирует энергию в городских условиях

В чем особенность ветряка Sirocco Energy

«За счет большего количества и другого принципа движения лопастей, наша установка работает значительно стабильнее и эффективнее в городских условиях. Лопасть едет по треку, а не вращается вокруг своей оси, поэтому уровень вибрации в разы меньше, чем у традиционных ветряков. Значительно меньше и аэродинамического шума, поэтому мы можем использовать установки рядом с людьми и вблизи городов», — объясняет Водяной.

Часто люди интересуются разницей эффективности между ветряками и солнечными панелями. И хотя стоимость установки солнечной электростанции может быть вдвое дешевле, однако ветровая установка Sirocco Energy генерирует примерно вдвое больше энергии при той же номинальной мощности.

Еще важный нюанс: если ветряк, скажем, при скорости ветра 3 м/с генерирует 100 кВт / ч, то уже при скорости в 4 м/с — он будет генерировать ориентировочно 180 кВт. А это 80% разницы. Этого количества энергии достаточно для удовлетворения нужд средней однокомнатной квартиры в течении 18 дней. Поэтому если на объекте можно найти место, где этот «дополнительный» метр в скорости, то установка окупится почти вдвое быстрее, отмечает Тарас.

По его словам, эффективность хороших лопастных ветряков составляет около 30-40%: «Наша установка по результатам симуляции показывает результат 52% эффективности. Это фантастический результат. Мы сначала сами не могли поверить и несколько раз проверяли расчеты, но это так», — объясняет он.

Также Sirocco Energy устанавливает метеостанции для тестирования скорости ветра на объектах клиентов на 3-12 месяцев как отдельную услугу.

Как удалось попасть в Программу Климатических инновационных ваучеров

«Мы подавались на Программу Климатических инновационных ваучеров с инновациями, которые могут помочь в борьбе с изменениями климата в мире. Грант, который мы выиграли, поможет ускорить запуск продукта», — объясняет главный операционный директор Sirocco Energy.

Программа Климатических инновационных ваучеров от Greencubator не только оказывала финансовую поддержку, но и помогала разработке быстрее выйти на международный рынок.

«Тогда, для нас это было невероятно нужно, потому что благодаря гранту мы смогли привлечь крутых специалистов в плане разработки, симуляции и адаптации нашего продукта», — объясняет Тарас.

Благодаря программе команда разработала ветряную установку мощностью 5 кВт и готова запустить производство. Тем временем Sirocco Energy тестирует свою продукт в Украине.

За два года существования Программы Климатических инновационных ваучеров украинский бизнес продемонстрировал огромный потенциал для реализации идей по снижению вредного воздействия на окружающую среду. Таким образом, благодаря инновациям и поддержке, которую они получили, украинские компании выводят на европейский и мировой рынок новые экологические технологии, тем самым внося непосредственный вклад в борьбу с изменением климата.

Автор: Ульяна Букатюк

Статья на Espresso.tv

это высокотехнологичное устройство, но не настолько сложное, чтобы вы не смогли сделать его самостоятельно

> Кто такой ветряной генератор и зачем он нужен на даче?

Альтернативные источники энергии — это не просто модное направление, а реальная возможность проявить бережное отношение к природным ресурсам. И не только природным, но и своим собственным финансовым ресурсам, ведь генераторы альтернативной энергии, принадлежащие вам, не нужно дополнительно оплачивать.

Ни солнце, ни ветер не берут платы за свою “работу”. Сначала вы вкладываете в покупку и установку немалую сумму, но со временем солнечные батареи и/или ветряной генератор окупаются и начинают приносить “бесплатную” энергию. Хотя можно сократить расходы, если сделать ветряной генератор своими руками. Это вполне возможно, и не настолько сложно, как может показаться на первый взгляд.

Что такое и как работает ветряной генератор

Ветровой генератор, или просто ветрогенератор, — это установка с ротором на вершине, похожая на ветряк и, как ветряная мельница, работающая за счет энергии ветра. Другие названия: ветроэлектрическая установка, ВЭУ (сокращенно). Потоки воздуха заставляют лопасти ротора устройства вращаться, запуская процесс преобразования по схеме:

кинетическая энергия потока ветра — механическая энергия вращения ветряка — электрическая энергия.

Проще говоря, ветер раскручивает ротор и запускает процесс производства энергии. Превращение механической энергии в электрическую обеспечивает электрогенератор. Полученная энергия проходит через контроллеры и запасается в аккумуляторах или передается непосредственно в электрическую сеть. Напряжение корректируются при помощи инвертора. Таким образом, ветровой генератор состоит из таких конструктивных частей:

1. Мачта, укрепленная на фундаменте. Это “нога”, опора турбины, поднимающая ее над землей на высоту, необходимую для улавливания сильных потоков ветра.
2. Ветровая турбина с ротором и лопастями (как правило, тремя).
3. Поворотный механизм устанавливается только в большие ветрогенераторы промышленного значения.
4. Электрический генератор — “сердце” ветрового генератора.
5. Зарядное устройство с контроллером заряда аккумуляторов и сами аккумуляторы.
6. Преобразователь постоянного тока в переменный (инвертор).

Это стандартная конструкция ветрового генератора, которая может изменяться в зависимости от размера и разновидности устройства.

Разновидности ветровых генераторов

Несмотря на единый принцип общего устройства, ветрогенераторы разделены на несколько типов. Причем типологизация зависит от разных критериев, которые мы поробуем рассмотреть подробнее.

По количеству лопастей: двух-, трех- и многолопастные генераторы. Разница между ними заключается в скорости вращения и, следовательно, мощности. Количество лопастей обратно пропорционально скорости вращения, потому что каждая лопасть создает дополнительное сопротивление. Значит, чем меньше лопастей турбины у ветрогенератора, тем меньшей скорости ветра ему достаточно для работы.

По материалу лопастей: парусные и жесткие. Парусные лопасти дешевле при первой покупке. Но они не выдерживают сильного ветра, быстро изнашиваются и требуют частой замены. Потому жесткие металлические или стеклопластиковые лопасти более экономичны и надежны, особенно если диаметр турбины превышает 3 метра.

По направлению оси вращения турбины: вертикальные (лопастные, ортогональные, карусельные) и горизонтальные (“крыльчатые”). При равном диаметре ветрового колеса вертикальные ветрогенераторы обладают вдвое меньшей мощностью, чем горизонтальные.

По этой причине именно горизонтальный тип оси вращения считается классическим и распространенным. Вертикальные оси были созданы, чтобы учитывать порывы ветра. Но при этом сопротивление вертикальных ветрогенераторов слишком велико, чтобы использовать их в быту как автономные источники энергии.

По шагу винта: с изменяемым или фиксированным шагом. Генератор с изменяемым шагом — более сложная, а значит, менее надежная конструкция. У него больше эффективных рабочих скоростей, но вся конструкция тяжелее и дороже. Винт с фиксированным шагом лопастей обладает меньшим количеством эффективных рабочих скоростей, но тех, что есть, вполне достаточно для бытовых целей.

Различают промышленные и бытовые, или малые, ветровые генераторы. Мощность устройств первого типа измеряется в мВт, второго — 300 Вт-10 кВт.

Возможности, преимущества и недостатки ветрогенератора

Малые ветрогенераторы только начинают использоваться в частных домах, фермерских хозяйствах. Они обладают определенными преимуществами и недостатками, которые необходимо знать и учитывать.

Преимущества ветрогенераторов очевидны:

• источник энергии — бесплатный и бесконечный;
• несмотря на большой размер, ветряк занимает малую площадь на земле;
• ветрогенератор не наносит вреда окружающей среде;
• производство энергии в удаленной местности, где нет линий электропередачи;
• эффективное использование силы ветра, при условии высокой частоты ее проявления;
• надежность, долговечность.

Недостатки ветрогенераторов:

• большие финансовые вложения на начальном этапе;
• большой срок финансовой окупаемости;
• создает риск для птиц;
• создает шум;
• создает помехи телевизионному и радиосигналу;
• полностью зависит от силы ветра.

Ветрогенератор с размахом лопастей около 3 метров развивает скорость 500 км/ч, или около 500 оборотов в минуту. Даже при стабильной розе ветров вложения в его установку окупятся в течение 10 лет.

Можно ли построить ветрогенератор самостоятельно?

Бытовой ветрогенератор — вполне доступный агрегат. Вы можете сконструировать его своими руками так же, как и бетономешалку и адаптер для мотоблока, и будку для собаки.  И для этого не понадобится покупать дорогие материалы. Наверняка в вашем сарае можно прямо сейчас найти все необходимое:

1. Металлические трубы.
2. Листы фанеры.
3. Аккумуляторная батарея.
4. Листы тонкого металла.
5. Генератор или редуктор и двигатель для его сборки.
6. Болты с гайками и металлические уголки.
7. Колесо от велосипеда.

Для работы с этими материалами приготовьте сварочный аппарат, болгарку, дрель, а также ножовку и сверла.

О посадке и уходе за иберисом в открытом грунте мы подготовили интересную статью.

Куркума полезное и красивое растение. Узнайте об этом подробнее у нас.

Растим Листовик сколопендровый. https://sad-doma.net/houseplants/paporotniki/listovik.html Возьмите на заметку простые советы.

Пошаговая инструкция по строительству ветрового генератора

Описанная схема действий позволит вам сделать ветрогенератор, который обеспечит энергией (хотя бы частично) небольшой частный дом.

1. Используйте трубу в качестве мачты. Сквозь нее пропустите провода электрогенератора.
2. Генератор не обязательно покупать новый — воспользуйтесь двигателем, взятым от мощной бытовой техники.
3. Из листового металла вырежьте длинные лопасти (помня, что длина прямо пропорциональна мощности) и придайте им с одной стороны заостренную форму, с другой — сглаженную. Отшлифуйте поверхность и прикрепите лопасти к центру колеса, на втулку.
4. Из металлического листа или фанеры сделайте хвост ветряка. Форма хвоста не имеет значения, а размер примерно равен 30*30 см.
5. Колесо с лопастями при помощи втулки монтируйте к ротору и жестко зафиксируйте.
6. Из обрезка трубы сделайте “хвостовую” балку. С одной стороны прикрепите к ней хвост, с противоположной стороны — генератор. Убедитесь, что конструкция пребывает в равновесии.
7. Сварите из металлических уголков основание ветряка. Установите его на верхний конец мачты. Используйте подшипники, чтобы “голова” с лопастями и ротором свободно вращалась вокруг своей оси за ветром.
8. Внизу присоедините и подключите батарейный блок и инвертор. Можно считать, что ветряной генератор готов.

Установите его как можно выше — например, на крышу дома. Накройте электрические части водонепроницаемым кожухом или чехлом. Вы только что создали ветряной генератор своими руками, и теперь энергия в вашем доме экологически чистая и, что самое приятное, бесплатная.

А для любителей знать больше предлагаем ознакомиться с видео о том, как соорудить ветряной генератор своими руками

Загрузка…

Как собрать ветрогенератор своими руками |

Владельцам частных домов приходится решать вопросы обеспечения электроэнергией загородных коттеджей и удаленных дач. Вместо того чтобы устанавливать опорные столбы линий электропередач, куда проще обустроить компактный ветрогенератор. Получать разрешение на установку такого оборудования на сегодняшний день не требуется. Нужно лишь знать, как собрать ветрогенератор, правильно ввести его в эксплуатацию и использовать сгенерированную электроэнергию.

Общий принцип работы

В южных регионах наибольшей популярностью пользуются солнечные батареи, однако в средней полосе экономически оправданным считается обустройство ветровых генераторов. Такая техника одновременно универсальна в использовании, позволяет обеспечить электроэнергией дачу или частный дом, проста в эксплуатации и нетребовательна в обслуживании. С одинаковым успехом можно как заказать установку компактных модификаций, собранных в заводских условиях электростанций, так и сделать их своими руками.

Основным элементом электрогенератора являются его лопасти, которые, вращаясь, генерируют электроэнергию. В зависимости от расположения осей электростанций, принято выделять вертикальные и горизонтальные модификации. Последние получили наибольшее распространение, так как отличаются эффективностью, а их рабочие органы вращаются даже при минимальном дуновении ветра.

Преимуществом вертикальных ветрогенераторов является простота конструкции, которая позволяет отказаться от ненужного поворотного механизма. Однако КПД у таких ветряков составляет лишь 25%, тогда как у горизонтальных трехлопастных модификаций этот показатель достигает 45%.

Современные электрогенераторы отличаются великолепной эффективностью, что достигается за счёт применения специальной конструкции с повышающим редуктором. Последний может выполняться шестеренчатым или ременным. Тем самым обеспечивается генерация электротока даже при минимальной скорости вращения лопастей ветряка. Горизонтальные модификации снабжаются специальной поворотной головкой, которая позволяет следовать за текущим направлением ветра. Такой механизм может выполняться как механическим, по типу флюгера, так и моторизированным с небольшим электроприводом.

Изготавливаться лопасти могут из разрезанных вдоль ПВХ труб или специальных прочных стальных или алюминиевых заготовок. В интернете можно с легкостью найти многочисленные чертежи выполнения лопастей и самих ветрогенераторов, которые будут иметь простую конструкцию, отличаться функциональностью и надежностью. Изготовить такие электрогенерирующие установки своими руками не составит какого-либо труда, необходима лишь соответствующая проектная документация, что позволит решить проблему с инженерными коммуникациями в частном доме.

Правовая сторона вопроса

Самодельные ветрогенераторы, предназначенные для электроснабжения частного дома или дачи, не попадают под запрет по изготовлению и установке таких устройств. Согласно действующему законодательству, ветрогенератор на 12 вольт считается бытовым, если его мощность не превышает 5кВт. В подобном случае не требуется каких-либо согласований с местными энергетическими компаниями. Также не нужно оплачивать какие-либо налоги с оговоркой, что полученная электроэнергия не используется для продажи третьим лицам.

Нужно лишь помнить о том, что местные власти могут издавать дополнительные правила и указы, которые регулируют использование таких ветряков. В частности, в районах поблизости от аэропортов запрещено устанавливать ветреные генераторы высотой более 20 метров. Подобные ограничения могут быть и в тех случаях, когда строение находится в особо охраняемых природных зонах.

Проблемы с законом могут появляться в тех случаях, когда ветряк издает повышенный шум, мешающий соседям на расположенном поблизости участке. Также нужно учитывать, что такие ветряки для частных домов относятся к категории индивидуальных построек, соответственно, на них распространяются определенные ограничения.

Самодельные установки

Конструктивно самодельный ветрогенератор не отличается сложностью, поэтому даже при минимальных знаниях и опыте в электротехнике и с использованием подручных вещей и средств собрать самодуйку под силу каждому домовладельцу. В зависимости от выбранной схемы и типа, такое энергогенерирующее оборудование может значительно отличаться. Стандартный ветродуй включает следующие компоненты:

• Пропеллер воздушный, который крафтится на вал генератора или же подключается через шестеренчатую и цепную передачу.
• Генератор, который при вращении может вырабатывать электроток. Чаще всего используют уже готовые автомобильные электрогенераторы.
• Стабилизаторы, регуляторы напряжения и инверторы выбирают в зависимости от типа генератора.
• Установочная конструкция включает кронштейн для фиксации на крышу или высокую мачту.

На сегодняшний день существуют десятки различных типовых проектов и схем выполнения бытовых геликоидных ветрогенераторов типа «Дарья». Это могут быть как простейшие маломощные электрические конструкции, полученного тока с которых едва хватит ли на зарядку телефона или освещения детских зон с платьями для кукол, так и мощные установки, способные обеспечить полное электроснабжение кухни частного дома.

Бывалые специалисты рекомендуют выбирать самодельные ветряки максимум в 4кВт мощности, изготовление которых не будет представлять особой сложности. В сети можно найти пошаговые инструкции по сборке таких устройств, что существенно упрощает их сборку.

Лопасти пропеллера

Пропеллер может изготавливаться из различных прочных подручных материалов, цена которых не слишком высока. Возможно даже применение обычных пластиковых бутылок, разрезанных в середине, что позволяет им улавливать ветер, раскручивая вал привода. Лишь от использования дерева следует отказаться, так как такой материал имеет большой вес и часто приходит в негодность. Создать и установить маленький деревянный велогенератор с лопатками на открытом воздухе будет проблематично.

Лопасти могут изготавливаться:

• из пластика;
• металла;
• композитных материалов.

Гибкие парусные лопасти не столь прочны и существенно ограничивают мощность выполняемого ветрогенератора. Собрать ветрогенератор своими руками можно лишь при наличии на руках качественной схемы устройства. Интересный и эффективный вариант — это аксиальный ветряк, выполненный из компьютерного кулера вентилятора. По сути, это уже готовые конструкции, которые имеют качественно выполненные лопасти и сбалансированный электродвигатель. Купить такой кулер в компьютерных магазинах можно по доступным ценам.

Если изготавливается по-настоящему мощное устройство, например, vetrogenerator Третьякова, то лопасти винта-самоделки выполняются из алюминиевых или стальных листов. Это прочные и надежные материалы, профилирование и резка которых не представляет особой сложности. Такой пропеллер-мельница отличается легким весом, при этом крупноразмерные лопасти хорошо улавливают даже минимальное по своей силе дуновение ветра, обеспечивая генерацию электроэнергии практически круглые сутки.

Также самодельные установки можно выполнить с пропеллером, который изготовлен из разрезанных наполовину стальных бочек. Потребуется лишь обустроить систему на подшипниках и позаботиться о мощном каркасе.

Использование генераторов

Ротор представляет собой сложное устройство, поэтому собрать ветряной генератор своими руками крайне сложно. Проще всего использовать уже готовые электродвигатели от разнообразных промышленных установок. Также возможно использование автомобильных генераторов, которые подходят для ветряков мощностью не более 2 Вт.

Изготовить ветроэлектростанцию для отопления или вибростанка небольшой мощности с переменным током для трехфазной сети можно из шагового двигателя. Также можно выбрать схему, устроенную на приводе от принтера, а в последующем выработки электроэнергии будет достаточно для зарядки сотового телефона или питания светодиодного светильника.

Специалисты рекомендуют при необходимости изготовления по-настоящему мощного устройства выполнять роторный стартер с использованием неодимовых магнитов. Последние отличаются компактными размерами, при этом способны генерировать качественный электроток. Обычно мощность генераторов на неодимовых магнитов с использованием соответствующих намоток будет на порядок выше, чем при применении электродвигателей. Такие конструкции отличаются компактными размерами, соответственно, проще собрать ветряк в небольшом корпусе бытового устройства.

Опорные несущие мачты

Пропеллер тихоходного электроветрогенератора на 10кВт обычно устанавливается на высокую мачту, что позволяет обеспечить максимально возможную эффективность генерации электроэнергии. Прочности выполненной мачты следует уделять должное внимание, так как на неё приходятся существенные ветровые нагрузки. Поэтому неправильно установленная конструкция может рухнуть под своей тяжестью. Изготавливают чаще всего такие мачты из металлоконструкций, используя дополнительные опоры и растяжки.

Мачты выполняются:

• из металлоконструкций;
• бетонных столбов;
• обработанного бруса.

В каждом конкретном случае тип мачты, способ подключения и высота конструкции будут отличаться, в зависимости от розы ветров в регионе, особенности прилегающих строений и мощности самого ветряка. Бытовые ветрогенераторы-ветродуйки на 220 В обычно имеют высоту от 4 до 10 метров. Обустраивать более высокие конструкции для ветрячка уже не имеет смысла, так как требуется выполнять масштабное бетонирование площадки, продумывать системы противовесов и дополнительных креплений, что не только существенно усложняет всю работу, но и занимает большую площадь придомовой территории.

Мачты с высотой 10—15 метров требуют не только противовесов и растяжек. Их основание бетонируется на глубину порядка полутора-двух метров, что позволяет обеспечить неподвижность всей конструкции даже в условиях шквального ветра. Планируя построить электроветряк на 12 В на приусадебном участке, следует помнить о том, что по действующему законодательству располагать их надо на определенном удалении от основного строения и ограждения с соседним участком.

Применяемое электрооборудование

Для поддержания правильной работы ветроустановки и последующего использования полученного с него электричества потребуется использовать различное дополнительное оборудование. Так, в частности, необходим инвертор, который позволяет сглаживать колебания напряжения в сети 50ГЦ, исключая выход из строя подключённых потребителей электроэнергии. Также подобные функции выполняют стабилизаторы напряжения, которые устанавливаются непосредственно в электрощите.

Системы автономного электроснабжения маленьких частных домов дополнительно оснащаются аккумуляторами, которые накапливают ток во время пиковой генерации, позволяя пользоваться различными электроприборами даже в период полного безветрия. Недостаток таких систем ветровиков с аккумуляторами в том, что вся конструкция существенно усложняется, увеличиваются затраты на оборудование, при этом раз в 5—8 лет, в зависимости от интенсивности использования батареей, они потребуют дорогостоящей замены.

Выбор используемого электрооборудования лучше всего доверить специалистам, которые смогут не только выполнить расчет необходимого количества света, приобретут качественные установки, но и проведут их грамотный монтаж. Только в этом случае обеспечивается беспроблемность использования домашней ветротурбины и всей системы электроснабжения частного дома, основой которой станет выполненный своими руками ветрогенератор.

Наши рекомендации:

Понравился пост? Поделись с друзьями и оцени публикацию. Тебе не трудно, а автору приятно. Спасибо.

Подписывайся на наши новости Вконтакте!

Ветряк из шуруповерта своими руками: целесообразность идеи

Возможность сделать ветряк из шуруповерта б/у имеет не только теоретическую, но и практическую основу, однако, стоит подумать о конечном результате.

Имеющиеся сегодня в продаже шуруповерты достаточно мощные инструменты, его рабочее напряжение при зарядке от аккумулятора 18 вольт, в качестве генератора может обеспечить мощность около 40-50 вт. Такая мощность позволит зажечь пару-тройку светодиодных лампочек, это когда дует ветер, а если штиль?

Если речь идет о свободном времяпрепровождении и утилизации хлама, то есть смысл развернуть деятельность. Если же нужна работающая модель, то ветряк, сделанный на основе аксиального дискового генератора, выработает больше энергии.

Процесс превращения шуруповерта в домашний ветряк полезен накоплением обшей информации в области физики, аэродинамики, электроники, что также познавательно и интересно.

Составные части

Все что может пригодиться, это ротор из того самого шуруповерта.

Или найти, например, цепной редуктор для корреляции скорости вращения ротора и генератора.

Кое-что достать — подшипники для лопастей.

В результате получится ветрогенератор мощностью 30-40 вт при скорости ветра 5-7 м/с.

Но это еще не все, своими руками нужно смастерить:

• лопасти: из подручных материалов, листов алюминия толщиной 2-3 мм;
• кожух: защищающий общую конструкцию от непогоды;
• хвост ветрогенератора: поворачивает его по направлению ветра;
• подпорную мачту из труб: на которой крепится ветрогенератор.

Не менее ответственным является вопрос изготовления лопастей определенной формы, для этого решается задача по аэродинамике.

Для получения полезной рабочей мощности, лопасти ветряка должны быть длиной в 1,5-3 метр, а для этого нужна полезная площадь. При креплении их к генератору болтами, необходимо очень точно рассчитать положение креплений, чтобы иметь правильно сбалансированное, отрегулированное вращение лопастей.

Здесь возникает резонный вопрос, стоит ли ветряк из подручных материалов и шуруповерта таких трудов и усилий, тем более что окупаемость его стремится к нулю. Если сравнить затраты на изготовление ветряка своими руками и стоимость готовой типовой комплектации ВЭУ (ветроэнергетическая установка), второй вариант более предпочтительный.

Предварительная подготовка

При конструировании ветряка своими руками из подручных средств, если целью является иметь действующее, полезное в хозяйстве устройство, а не напоминание о необдуманном стремлении сотворить нечто, необходимо рассчитать зависимость возможной исходной мощности установки от скорости ветра.

Нужно учесть, что мощность ветра прямо пропорциональна площади обдуваемой поверхности и скорости ветра, возведенной в 3-ю степень. Простейшая арифметика покажет, что полученная энергия достаточна разве только для зарядки мобильника.

Прежде чем приступить к процессу изготовления “столь полезного” в домашнем обиходе устройства своими средствами и собственными умелыми руками, следует определить характеристики сопутствующих параметров:

• скорость ветра и его основные сезонные направления;
• окружающая территория;
• тип ветрогенератора;
• социальные аспекты.

При построении ветряка из шуруповерта, целесообразно выбрать горизонтально-осевой тип ветрогенератора, так как ось вращения ветряка такого типа может работать при любом направлении ветра. Хвостовая лопасть такой конструкции уравновешивает и поворачивает рабочую головку конструкции на мачте по направлению ветра.

Мощность, вырабатываемая ветрогенератором горизонтального типа прямо пропорциональна высоте его мачты, так как на высоте 6-10 метров скорость ветра больше, чем на меньших уровнях. Здесь также есть “но”, подобная установка не может находиться в непосредственной близости от построек. Ее лучше разместить на расстоянии около 300 м от жилой зоны, где нет деревьев, а лучше на возвышенности в таком случае начинаются проблемы с обслуживанием ветряка и его безопасности.

Обслуживание

Как и любой механизм, ветрогенератор, пусть даже сделанный своими руками, нуждается в некотором обслуживании.

Например, при резких порывах шквалистого ветра установка должна быть снабжена механизмом торможения, купленного в магазине или же изготовленного также своими руками, во избежание разрушения конструкции.

Нельзя сбрасывать со счетов суровые климатические условия зимой, так как в этот период лопасти или трубы генератора могут обледенеть и быть причиной аварии.

О смазывании трущихся частей ветряка и говорить не приходится, так как сам ветрогенератор уже является источником пусть небольшого, но шума, а дополнительный скрежет и скрип других частей установки может вызвать расстройство не только у соседей, но и у членов семьи доморощенного конструктора, который своими же руками устроил дискомфорт себе и своим близким.

Вывод

Воспользоваться возможностью и своими руками создать устройство для применения практически бесплатной, иначе дарованной богом энергии, особенно если находишься вдали от цивилизации или же просто хочешь экономить, весьма похвально, но экономическая оправданность начинается при скорости ветра не менее 4м/с.

Хочется спросить доморощенных кулибиных, не лучше ли за почти те же деньги купить типовой ВЭУ. Такая установка собирается за 2-3 часа, вырабатывает электричество при скорости ветра 1-2 м/с и имеет срок окупаемости 5-7 лет.

Как сделать ветряк для школьного проекта?

Шаг № 1: Сборка ротора

Возьмите большой кусок картона и вырежьте 4 круглых части диаметром около 3 см каждая. Склейте все кружочки с помощью клея, чтобы получился один толстый кружок.

Теперь возьмите тонкую бумагу и оберните (приклейте) ее вокруг толстого круга, который вы получили выше, убедившись, что он правильно соответствует кругу по длине и ширине.

Шаг № 2: Изготовление лезвий

Вырежьте до 4 прямоугольных частей из большого картона, каждый размером 8 см X 2.5см. Вырежьте один край кусков, чтобы они образовали круглую форму, чтобы вы могли легко приклеить их к ротору, который вы только что сделали.

Вам также нужно будет слегка согнуть все 4 части по центру, чтобы они выглядели несколько закругленными, как лопасти в типичном комплекте домашней ветряной турбины.

Приклейте все 4 лопасти к ротору и дайте им высохнуть.

Шаг № 3: Строительство башни

Поскольку лопастям требуется время для высыхания, вы можете сосредоточиться на создании башни, которая поднимет ротор вверх.

Вернитесь к большому куску картона и вырежьте из него тонкий кусок размером 30 см на 12 см.

Оберните этот вырез вокруг ручки, чтобы получился идеальный полый стержень. Приклейте конец бумаги и вытащите ручку так, чтобы осталась башня.

Шаг №4: Установка двигателя

Возьмите двигатель постоянного тока и оберните его куском картонной бумаги, соответствующей его длине. При этом следите, чтобы заостренная часть мотора оставалась за пределами пленки.

Возьмите ротор с 4 лопастями и проделайте в его середине небольшое отверстие.Здесь острая часть двигателя соединяется с ротором.

Подключите положительный и отрицательный провода к двигателю с помощью горячего пистолета, убедившись, что вы оставили достаточную длину провода для соединения со светодиодной лампой на других концах.

Приклейте бумагу, обматывающую двигатель, к столбу и дайте ей высохнуть.

Шаг № 5: Строительство дома

Вам также нужно будет сделать модель дома, которая будет освещаться за счет энергии, вырабатываемой вашей ветряной турбиной.

Для этого отрежьте 4 части одинакового размера, чтобы получились 4 стены вашего дома.Вырежьте дверной проем на одну часть и прорежьте оконные проемы на трех оставшихся частях.

Склейте все 4 части вместе, чтобы получился дом, следя за тем, чтобы деталь с вырезом в двери оставалась спереди.

Имейте в виду, что вам также нужно будет отрезать еще один кусок, чтобы сделать крышу для вашего дома… но не делайте этого сейчас.

Шаг №6: Подключение фонаря

На этом этапе вам нужно взять светодиодный фонарь и подключить его к проводам, идущим от двигателя (как на этапе №4).Прикрепите этот светильник к любому из окон вашего дома и закрепите его лентой.

Как только свет будет хорошо подключен и внутри дома, вы можете сделать кровлю для своего дома. Возьмите две части вагона и приклейте их по краям, чтобы получилась треугольная форма крыши, а затем приклейте кровлю к 4 стенам вашего дома.

Приклейте весь дом к толстому слою картона (например, к полу дома), чтобы он выглядел более устойчивым.

Теперь приклейте весь дом и башню, на которой крепится турбина, к фанерной доске так, чтобы весь ваш проект находился на одной платформе.

Затем соедините вместе провода двигателя и светодиода.

Шаг № 5: Заставьте турбину вращаться

Теперь, когда все настроено и готово к работе, пора заставить турбину вращаться для выработки электроэнергии и зажечь лампочку, висящую на вашем окне.

Используйте внешний источник ветра, предпочтительно настольный вентилятор, чтобы лопасти турбины вращались. Затем они будут вращать двигатель, который, в свою очередь, вырабатывает электрическую энергию, которая затем течет по проводам и зажигает вашу светодиодную лампочку!

Вот и все! Вы успешно построили простую рабочую домашнюю турбину для своего школьного проекта.Материалы, используемые в этом проекте, легко доступны и дешевы.

Ваша турбина уже начала освещать ваш «дом»?

Как снова сделать ветроэнергетику устойчивой

Иллюстрация: Ева Микель для журнала Low-tech Magazine

Более двух тысяч лет ветряные мельницы строились из материалов, пригодных для вторичного или многоразового использования: дерева, камня, кирпича, холста, металла. Когда в 1880-х годах появились ветряные турбины, производящие электричество, материалы не изменились.

Только после появления пластиковых композитных лопастей в 1980-х годах энергия ветра стала источником токсичных отходов, которые попадают на свалки.

Новая технология производства древесины и новая конструкция позволяют изготавливать более крупные ветряные турбины почти полностью из дерева — не только лопасти, но и остальная часть конструкции. Это решит проблему отходов и сделает производство ветряных турбин в значительной степени независимым от ископаемого топлива и добываемых материалов.Лес, посаженный между ветряными турбинами, может обеспечить древесину для следующего поколения ветряных турбин.

Ветряные турбины считаются чистым и устойчивым источником энергии. Однако, хотя они действительно могут вырабатывать электроэнергию с меньшими выбросами CO2, чем электростанции, работающие на ископаемом топливе, они также производят много отходов. Это легко упустить из виду, потому что примерно 90% массы большой ветряной турбины составляет сталь, в основном сосредоточенная в башне.Сталь обычно перерабатывается, и это объясняет, почему ветровые турбины имеют очень короткие сроки окупаемости энергии — переработанная сталь может использоваться для производства новых деталей ветряных турбин, что значительно снижает потребление энергии в процессе производства.

Однако лопасти ветряных турбин изготавливаются из легких пластмассовых композитных материалов, которые имеют большие размеры и не подлежат переработке. Хотя масса лопастей ограничена по сравнению с общей массой ветряной турбины, ею нельзя пренебречь. Например, одна лопасть из стекловолокна длиной 60 м весит 17 тонн, а это означает, что ветряная турбина мощностью 5 МВт производит более 50 тонн пластиковых композитных отходов только с лопастей.

Лезвие из пластика, армированного стекловолокном. Источник: Гурит.

Лопасть ветряной мельницы обычно состоит из смеси эпоксидной смолы — нефтепродукта — и армированного стекловолокном. Лезвия также содержат прослоенные материалы сердцевины, такие как вспененный поливинилхлорид, вспененный полиэтилентерефталат, пробковое дерево (с переплетенными волокнами и эпоксидной смолой) и полиуретановые покрытия. [1-4]

В отличие от стали в башне, пластик в лезвиях не может быть переработан для изготовления новых пластиковых лезвий.Материал может быть подвергнут вторичной переработке, например, путем измельчения, что повреждает волокна и делает их бесполезными для чего-либо, кроме усиления наполнителя при производстве цемента или асфальта. Другие методы исследуются, но все они сталкиваются с одной и той же проблемой: никому не нужен «переработанный» материал. Некоторые архитекторы повторно использовали лопасти ветряных мельниц, например, для создания скамеек или детских площадок. Но мы не можем построить все из лопастей ветряных турбин.

Из-за ограниченных возможностей переработки и повторного использования лопасти ветряных мельниц обычно вывозятся на свалки (в США) или сжигаются (в ЕС).Последний подход не менее неустойчив, поскольку сжигание лопастей лишь частично уменьшает количество материала, подлежащего захоронению (60% лома остается в виде золы), а остальное превращает в загрязненный воздух. Кроме того, учитывая негорючесть стекловолокна, теплотворная способность лопастей настолько ограничена, что мощность может быть незначительной или вообще отсутствовать. [1-4]

Большинство из примерно 250 000 ветряных турбин, находящихся в настоящее время в эксплуатации во всем мире, были установлены менее 25 лет назад, что является их расчетным сроком службы.Однако быстрый рост ветроэнергетики за последние два десятилетия вскоре отразится на отложенном, но постоянно увеличивающемся и нескончаемом количестве отходов. Например, в Европе доля установленных ветряных турбин старше 15 лет увеличивается с 12% в 2016 году до 28% в 2020 году. В Германии, Испании и Дании их доля увеличивается до 41-57%. Только в 2020 году каждая из этих стран должна будет утилизировать от 6000 до 12000 лопастей ветряных турбин. [5]

Старомодные ветряные мельницы имели паруса, полностью сделанные из перерабатываемых материалов.Изображение: Rasbak (CC BY-SA 3.0)

Выброшенных лопастей станет не только больше, но и больше, что отражает постоянную тенденцию к увеличению диаметра ротора. Ветряные турбины, построенные 25 лет назад, имели длину лопастей около 15-20 м, в то время как сегодняшние лопасти достигают длины 75-80 м и более. [3] Оценки, основанные на текущих показателях роста ветроэнергетики, предполагают, что композитные материалы из лопастей по всему миру будут составлять 330 000 тонн отходов в год к 2028 году и 418 000 тонн в год к 2040 году.[1]

Это консервативные оценки, потому что сообщалось о многочисленных отказах лопастей, а также потому, что постоянная разработка более эффективных лопастей с более высокой мощностью выработки энергии приводит к замене лопаток задолго до их предполагаемого срока службы. [1] [6] Кроме того, такое количество отходов является результатом ветряных турбин, установленных в период с 2005 по 2015 год, когда энергия ветра обеспечивала максимум 4% мирового спроса на электроэнергию. Если бы ветер обеспечивал более желательные 40% (текущего) спроса на электроэнергию, было бы от трех до четырех миллионов тонн отходов в год.

Однако история ветроэнергетики показывает, что пластик не является важным материалом. Использование ветра для производства механической энергии восходит к античности, и первые ветряные мельницы, вырабатывающие электричество, — теперь называемые ветряными турбинами — были построены в 1880-х годах. Однако лопасти из стекловолокна стали популярны только в 1980-х годах. Примерно две тысячи лет ветряные мельницы любого типа можно было полностью утилизировать.

Старомодные ветряные мельницы имели башни, построенные из дерева, камня или кирпича.Их «лезвия» или «паруса» обычно делались из деревянного каркаса, покрытого брезентом или деревянными досками. В более поздние века детали все чаще делали из железа, также пригодного для вторичной переработки.

Первые ветряные турбины в Европе, построенные Полом Ла Куром в Дании, имели традиционные решетчатые деревянные паруса. Изображение: Музей Поля Ла Кура.

Когда в восемнадцатом и девятнадцатом веках были изобретены новые типы парусов (такие как пружинные, патентованные и катящиеся-рефрижераторные паруса), а также в двадцатом веке (паруса Деккеризованные и Билау), конструкция изменилась, но материалы остались прежними. то же самое (со временем с добавлением алюминия).[7] Кроме того, в отличие от современных ветряных турбин, которые необходимо регулярно и полностью заменять, старомодные ветряные мельницы могут прослужить многие десятилетия или даже столетия при регулярном ремонте и техническом обслуживании.

Первая ветряная турбина в США, построенная Чарльзом Ф. Брашем, имела кольцевой парус диаметром 17 м со 144 тонкими лопастями из кедрового дерева. Первая ветряная турбина в Европе, построенная Полом Ла Куром в Дании, имела четыре традиционных реечных деревянных паруса с диаметром ротора 22.8 мес. Дизайн La Cour был скопирован местными предприятиями в Дании, в результате чего тысячи ветряных турбин работали на датских фермах между 1900 и 1920 годами. Десятки экспериментальных ветряных турбин были построены в первой половине двадцатого века, в том числе некоторые со стальными лопастями, например ветряная турбина Смита-Патнэма 1939 года в США. [8]

Трехлопастная ветряная турбина Gedser опиралась на надстройку воздушной рамы для придания жесткости лопастям.

В 1957 году Йоханнес Юул — ученик Поля Ла Кура — построил трехлопастный ветряк Gedser.Он имел диаметр ротора 24 м и опирался на надстройку воздушной рамы из стальных тросов для упрочнения ротора и лопастей. Лопасти были построены из стальных лонжеронов с алюминиевыми кожухами, поддерживаемыми деревянными нервюрами.

Турбина Гедсера оставалась самой успешной ветряной турбиной до середины 1980-х годов. Он проработал 11 лет без обслуживания, вырабатывая до 360 000 кВтч в год, но не ремонтировался из-за выхода из строя подшипника. Когда турбина была отремонтирована и испытана в конце 1970-х годов, она работала лучше, чем первые ветряные турбины с лопастями из стекловолокна.[8-9]

Первая ветряная турбина с лопастями из стекловолокна была установлена ​​в 1978 году в Дании, где она питала школу. Турбина Tvind с диаметром ротора 54 м была в то время самой большой ветряной турбиной из когда-либо построенных. После 1980 года лезвия из стекловолокна стали стандартом в Дании, а «датский дизайн» позже был скопирован во всем мире. Кажется, что пластиковая лопасть — вот что отличает современный ветряк. Это ставит нас перед дилеммой.

Переход на лопасти из стекловолокна в основном был вызван желанием построить более крупные ветряные турбины. Более крупные ветряные турбины снижают стоимость киловатт-часа вырабатываемой электроэнергии по двум причинам: ветер усиливается с высотой, а удвоение радиуса ротора увеличивает выходную мощность в четыре раза. Желание построить более крупные ветряные турбины с тех пор движет ветроэнергетикой. Диаметр ротора увеличился примерно с 50 м в 1990-х годах до 120 м в 2000-х годах. Сегодня самые большие оффшорные ветряные турбины имеют диаметр ротора более 160 м, а турбина мощностью 12 МВт с диаметром ротора 220 м строится в Нидерландах.[3] [6] [10]

Улучшенная лопасть ветряной мельницы 1940-х годов, построенная и спроектированная П.Л. Фауэль. Изображение: Rasbak (CC BY-SA 3.0)

Однако с увеличением размера увеличивается и масса лопасти ротора, что требует более легких материалов. В то же время большие лопасти отклоняются сильнее, поэтому их структурная жесткость приобретает все большее значение для поддержания оптимальных аэродинамических характеристик и предотвращения удара лопасти в башню. Короче говоря, более крупные ветряные турбины с более длинными лопастями предъявляют все более высокие требования к используемым материалам, и они превышают возможности перерабатываемых материалов.[11-12] Ветровые турбины стали более эффективными, но также менее устойчивыми.

В настоящее время эта тенденция иллюстрируется все более широким использованием пластика, армированного углеродным волокном, который даже прочнее, жестче и легче, чем пластик, армированный стекловолокном. [11] Использование углеродных волокон, что еще больше усложняет потенциальную переработку, стало стандартом для самых больших лопастей ветряных турбин, в основном в местах с высокой нагрузкой, таких как основание лопасти или крышки лонжеронов. Следовательно, мы снова вступили в новую эру, в которой лезвия стали настолько большими, что их уже нельзя изготавливать только из композитов, армированных стекловолокном.

Отрасль, которая называет себя устойчивой и возобновляемой, не может отправлять миллионы тонн пластиковых отходов на свалки каждый год. Следовательно, можем ли мы вернуться к созданию лопастей ветряных турбин только из вторсырья? И насколько больших мы сможем их построить? В какой степени можно согласовать эффективность и устойчивость?

Улучшенная лопасть ветряной мельницы 1930-х годов, разработанная Куртом Билау. Башня каменная, паруса — из дерева и алюминия.Изображение: Фрэнк Винсент (CC BY-SA 3.0).

Большинство исследований в области разработки более экологически безопасных лопастей ветряных турбин проводится с использованием пластика в качестве основного материала. Термопласты можно плавить и повторно использовать, что позволяет переработать лопасти в новые лопасти ветряных турбин даже на месте. Однако из-за более низкой прочности и жесткости материала эти лопасти на данный момент не производятся крупнее 9 м. [1] [13]

Еще одна область развития — замена древесных или льняных волокон стекловолокном.Эти лезвия могут быть больше, но они имеют лишь небольшие преимущества в устойчивости по сравнению с лезвиями из стекловолокна и эпоксидной смолы. [14-15] Эпоксидная смола на нефтяной основе более вредна, чем стекловолокно, а композитные материалы на основе натурального волокна поглощают ее больше. [16-17] [12]

Небольшая ветряная турбина с деревянными лопастями и башней. Изображение: InnoVentum.

Некоторые инженеры и ученые идут разными путями и возвращаются к более традиционным деревянным конструкциям. Для небольших ветряных турбин лопасти могут быть вырезаны из массива дерева.Для более крупных ветряных турбин лопасти могут состоять из полой аэродинамической оболочки и внутреннего каркаса из нервюр и стрингеров, поддерживаемых балкой, называемой лонжероном, — все они построены из ламинированных деревянных панелей, балок и панелей.

Ламинированный шпон, в котором древесина снимается с дерева, а затем снова склеивается тонкими слоями, представляет собой древесный продукт, появившийся в 1980-х годах и обладающий важным преимуществом по сравнению с компонентами из массивной древесины.Консистенция древесины может варьироваться в пределах одного дерева. Поэтому длина деревянных лонжеронов, используемых в доиндустриальных ветряных мельницах, была ограничена из-за наличия больших стволов деревьев постоянного качества.

Самая большая из когда-либо построенных традиционных ветряных мельниц — мельница Мерфи 1900 года в Сан-Франциско — имела диаметр ротора 35 м. Напротив, в процессе облицовки распространяются дефекты, такие как сучки, что обеспечивает лучшие и более предсказуемые свойства жесткости. Это позволяет изготавливать деревянные лопасти большего размера.[12]

Патентные паруса с передними кромками Dekker, 1940-е годы. Изображение: Reboelje.

Древесно-слоистые пластики обеспечивают существенное снижение стоимости и веса по сравнению со стекловолокном. Хотя прочность и жесткость ниже, большая часть нагрузки, которую должно выдерживать лезвие, является следствием его собственного веса, поэтому деревянное лезвие не обязательно должно быть таким же прочным, как лезвие из стекловолокна. [12] Тем не менее, низкая жесткость древесины затрудняет ограничение упругих прогибов для очень больших лопастей ротора.

В исследовании 2017 года ветряной турбины мощностью 5 МВт с лопастями длиной 61,5 м, проведенном в UMassAmherst в США, было подсчитано, что для того, чтобы быть достаточно жесткой и выдерживать нагрузки, которым она подвергается, лопасть, сделанная из клееного деревянного шпона. панели будут в 2,8 раза тяжелее пластикового полотна (48 против 17 тонн) и будут иметь толщину ламината более 50 см. [12] Хотя это говорит о том, что технически возможно построить деревянное полотно длиной более 60 м, это не очень практично. С более тяжелыми лопастями ветряная турбина должна быть намного прочнее, что увеличивает затраты и использование ресурсов.

Есть два способа решить эту проблему. Во-первых, лопасть должна быть изготовлена ​​в основном из клееного бруса, но усилена лонжеронами из углеродного композита и покрыта внешним слоем из композитного стекловолокна. В вышеупомянутом исследовании было обнаружено, что такая гибридная лопатка из дерева и углерода является достаточно жесткой, чтобы достигать длины 61,5 м для турбины мощностью 5 МВт, и может быть изготовлена ​​на 3 тонны легче, чем лопатка из стекловолокна. [12] Другое исследование лезвия из дерева и углерода такой же длины пришло к аналогичному выводу, хотя в этом случае лезвие из дерева и углерода немного тяжелее пластикового.[14]

Лезвия из дерева и угля содержат меньше пластикового композитного материала, и пластик не переплетается с деревом по всему лезвию, а четко отделен от него, что делает повторное использование лезвия, переработку или сжигание более привлекательным. Однако, согласно упомянутым выше исследованиям, лопасть древесно-углеродного волокна по-прежнему содержит от 2,5 тонн [14] до 6,2 тонны [12] пластмассовых композитов, а это означает, что трехлопастная ветряная турбина мощностью 5 МВт будет производить от 7,5 до 18,4 тонн не перерабатываемых отходов. — по сравнению с 50 тоннами для обычного отвала.

Лопасть из клееного дерева с карбоновыми лонжеронами. Источник: [14]

Ущерб окружающей среде, нанесенный углеродно-эпоксидными лонжеронами, можно рассматривать как приемлемый по сравнению с более значительными повреждениями, наносимыми лопастями обычных ветряных турбин. Однако проблема отходов не будет решена, и дальнейший рост ветроэнергетики по-прежнему приведет к еще большему потоку отходов.

В качестве альтернативы, мы могли бы определить устойчивость в более амбициозных терминах и снова построить лопасти ветряных турбин полностью из дерева — даже если это означает, что нам придется строить их меньше.Есть дополнительный аргумент, чтобы поставить под сомнение нашу ориентацию на эффективность: снижение устойчивости проявляется не только в лезвиях. Другие части ветряных турбин также все чаще изготавливаются из пластиковых композитов — в первую очередь, носовой обтекатель и крышка гондолы (кожух, который защищает трансмиссию и вспомогательное оборудование от элементов). [1-4]

Другими тенденциями являются более широкое использование электроники, которая не подходит для вторичной переработки, и генераторов с постоянными магнитами на основе редкоземельных материалов, которые экономят затраты по сравнению с механическими редукторами, но только за счет более разрушительной добычи.Ветровые турбины большего размера также убивают больше птиц и летучих мышей. [19]

Пожертвовав некоторой эффективностью, мы могли бы многого добиться в обеспечении устойчивости. Сторонники ветроэнергетики могут не согласиться, потому что это сделает ветроэнергетику менее конкурентоспособной по сравнению с ископаемым топливом. Однако более дорогой ветровой энергии всегда можно противодействовать более высокими ценами на ископаемое топливо. Что действительно проблематично, так это то, что мы выбрали дешевое ископаемое топливо в качестве ориентира для определения жизнеспособности энергии ветра. Именно стремясь конкурировать с ископаемым топливом — и, таким образом, стремясь обеспечить энергией образ жизни, основанный на ископаемом топливе, — ветровые турбины становятся все более опасными для окружающей среды.Если бы мы снизили спрос на энергию, меньшие и менее эффективные ветряные турбины не были бы проблемой.

Первая ветряная турбина в США, построенная Чарльзом Ф. Брашем, имела кольцевой парус диаметром 17 м со 144 тонкими лопастями из кедрового дерева.

Насколько велики мы могли бы изготовить практичные лопасти ветряных турбин только из клееного бруса? Никто не знает. Я спросил Рэйчел Кох, ученого, которая рассчитала требования для лопасти длиной 61,5 м, состоящей только из дерева, но она не смогла мне помочь: «Я прогнала модель только для лопаток турбины мощностью 5 МВт.Гипотетически можно было бы провести еще одно исследование, чтобы ответить на ваш вопрос, но это непростая задача ». Она также отмечает, что с помощью производственных инноваций можно еще больше улучшить жесткость деревянных ламинатов.

Выбираем ли мы большие лопасти из древесного угля или меньшие лопасти только из дерева, в обоих случаях мы могли бы также построить башню и кожух гондолы из клееных деревянных изделий. В 2012 году немецкая компания TimberTower построила башню из клееного дерева высотой 100 м за 1 кв.ВЭУ мощностью 5 МВт. Деревянная башня кажется неуместной, потому что она заменяет часть ветряной турбины, которую уже можно полностью утилизировать. Однако ветряная турбина, конструкция которой почти полностью сделана из дерева, дает дополнительные преимущества.

Иллюстрация: Ева Микель для журнала Low-tech Magazine

Древесина может сделать производство ветряных турбин полностью независимым от добываемых материалов и ископаемого топлива, за исключением зубчатых передач и электрических компонентов (но дальнейшие выгоды могут быть достигнуты, когда это возможно, за счет использования энергии ветра для прямого механического или прямого производства тепла) .[18] Кроме того, деревянные ветряные турбины могут стать поглотителем углерода, улавливая CO2 из атмосферы в свои древесные компоненты.

Наконец, пространство между ветряными турбинами на ветряной электростанции, которое не подходит в качестве жилого района, следует использовать для выращивания леса, который будет поставлять древесину для следующего поколения ветряных турбин. Пиломатериалы можно распиливать, обрабатывать и собирать на месте, что исключает потребление энергии, связанное с транспортировкой деталей ветряных турбин. Энергия, необходимая для производства ламината и строительства турбин, может поступать от ветряных мельниц, а также от лесной биомассы.Деревянная ветряная турбина может стать хрестоматийным примером экономики замкнутого цикла.

В следующей статье исследуется устойчивость солнечных панелей. Являются ли токсичные и не перерабатываемые отходы присущими солнечной фотоэлектрической энергии? Можно ли построить солнечные панели из экологически чистых материалов? И что это будет означать для доступности и эффективности солнечной энергии?

Крис Де Декер

Ветряная электростанция на заднем дворе | Марка:

Сфотографировал Ульрих Шмерольд. Перевод Niq Oltman с немецкого языка

Для маломощных применений вокруг вашего дома и двора профессиональные ветряные установки слишком дороги. Если все, что вам нужно, это немного сока для светодиодного освещения или проекта Raspberry Pi Zero, платить тысячи за небольшую ветроэнергетическую систему кажется несоразмерным. И для экспериментов в школе затраты и время также должны быть минимальными — школы часто испытывают нехватку денег. В этой статье мы покажем вам, как построить небольшую ветроэнергетическую установку из старых деталей велосипеда и прочего из хозяйственного магазина.С легкостью он может обеспечить около 1 ватта мощности. Этого достаточно, чтобы зарядить небольшую батарею, так что у вас будет заряд даже в спокойную погоду.

Эта небольшая ветряная турбина больше похожа на эксперимент, чтобы научить вас основам; он не обеспечит вам 100-процентную надежную подачу электроэнергии. Никаких чудес здесь нет! Также остерегайтесь сильных ветров и штормов: эта машина не предназначена для работы в таких погодных условиях и, скорее всего, развалится. Вы должны защитить его от таких возможных повреждений, поскольку летящие обломки могут стать причиной травм.

В отличие от типичных трехлопастных коммерческих ветряных турбин, мы используем вертикальный вал ротора. Это устраняет необходимость в отслеживании направления ветра и оставляет нам очень простую конструкцию. По сути, это просто вертикально установленное велосипедное колесо с динамо-втулкой. В качестве лопастей ротора мы используем восемь «полутруб», вырезанных из дешевой дренажной трубы из пластика (ПВХ), вертикально прикрепленных к ободу.

Наша турбина начнет вращаться, как только скорость ветра достигнет 2 баллов по шкале Бофорта или 5 миль в час.При скорости ветра 20 миль в час или 5 баллов по шкале Бофорта (см. Таблицу преобразования ниже) он обеспечивает выходную мощность около 1 Вт (мы измерили 147 мА при 6,7 В).

Начнем с сборки роторно-генераторной установки. Вы будете использовать мачту, сделанную из стальной водопроводной трубы, которая, вероятно, будет закреплена в земле с помощью заливного бетона.Ознакомьтесь с местными требованиями к фундаменту и высоте мачты и отрегулируйте их соответствующим образом. В зависимости от местных условий вам также может потребоваться закрепить мачту с помощью тросов.

1. Обрезать лопатки турбины

Для изготовления лопаток турбины мы использовали тонкостенную дренажную трубу из ПВХ ( Рисунок A ). В Германии, где мы живем, это апельсин; в Северной Америке обычно белый.

Используя лобзик, вы можете вырезать 4 лезвия из трубы длиной 6 футов или 2 м ( Рисунок B ).Всего нам понадобится 8 лезвий. Обрезайте трубу точно по центру — в идеале все лезвия должны быть одинакового веса.

2. Присоедините лопасти к генератору

В качестве генератора мы используем велосипедное колесо (обод), оснащенное динамо-втулкой ( Рисунок C ). Лучше всего подходят алюминиевые диски, так как их легко просверлить. Если вы снимаете детали с бывшего в употреблении велосипеда, обязательно снимите шину и камеру, а также все тормозные диски.

Прикрепите 8 лопастей турбины, как показано, используя по 2 винта, гайки и большие шайбы каждая, равномерно (попробуйте сосчитать спицы) и отцентрируйте на ободе ( Рисунок D ).

3. Сделайте мачту

Сделайте мачту из оцинкованной стальной водопроводной трубы с резьбой на обоих концах ( Рисунок E ). Просверлите отверстие диаметром 9 мм в торцевой крышке и затяните гайку ступицы на оси велосипедного колеса, чтобы прикрепить колесо к крышке ( Рис. F ниже). После того, как мачта будет надежно закреплена в земле (!), Вы можете навинтить колпачок на мачту.

Для установки мачты может пригодиться резьба на другом конце. Вы можете нарезать на него подходящий тройник и заключить тройник в бетонный блок, который вы будете заливать в землю.Бетон должен быть достаточно тяжелым, чтобы поддерживать и закреплять турбину, и должен быть прочно закреплен в земле. Затем, когда начинается шторм, вы можете просто отвинтить мачту от бетонного блока и унести турбину в безопасное место.

Не делайте ошибки, недооценивая силы, создаваемые ветрами. Они растут пропорционально кубу (третьей степени) скорости ветра! При необходимости закрепите мачту тросами.

4. Соберите электронику

Наше устройство настроено для зарядки свинцово-кислотной батареи с помощью тока, генерируемого динамо-машиной ( Рисунок G ).Динамо-втулка вырабатывает переменный ток, который мы преобразуем в пульсирующий постоянный ток с помощью мостового выпрямителя. Чтобы его сгладить, пульсирующий постоянный ток подается на два электролитических конденсатора емкостью 2200 мкФ (микрофарад).

Сглаженный постоянный ток затем передается на повышающий преобразователь (около 10 долларов на eBay), который мы будем использовать в качестве регулятора заряда. Это преобразует любое входное напряжение от 1,25 В до 30 В в регулируемое постоянное выходное напряжение. Мы установим выход преобразователя на 0,7 В выше конечного напряжения зарядки нашей батареи (компенсируя прямое напряжение диода).Диод 1N4007 необходим для предотвращения обратного тока тока от батареи к преобразователю.

Например, свинцово-кислотная батарея на 6 В имеет зарядное напряжение 7,2 В. Добавив прямое напряжение диода 0,7 В, преобразователь должен быть установлен на выходное напряжение 7,9 В.

Ваша электрическая нагрузка (например, светодиодная лампа) будет подключена к выходу батареи. Имейте в виду, что нагрузка должна выдерживать установленное для преобразователя выходное напряжение.Хотя сам генератор может обеспечивать лишь небольшой ток, батарея может выдавать несколько ампер. В случае короткого замыкания последствия могут быть тяжелыми (опасность пожара). Чтобы предотвратить несчастные случаи, вам необходимо соответствующим образом защитить цепь, которую вы подключаете к батарее.

После того, как электроника собрана, вы готовы приводить в движение свою установку! Наслаждайтесь своим новым потенциалом в качестве владельца ветряной турбины.

Эта ветряная турбина задумана как эксперимент, недорогая практическая демонстрация принципа работы ветряных турбин, например, в школе.Он не предназначен для выдерживания сильных ветров или сильных штормов. Когда он не используется или скорость ветра превышает 6 баллов по шкале Бофорта, его следует разобрать.

Велосипедное колесо и крепления для лопастей ротора не предназначены для длительной эксплуатации, особенно при сильном ветре. Мы рекомендуем вам предпринять собственные шаги по укреплению этой конструкции, если вы хотите сделать ее постоянной. (Тем не менее, конструкция оказалась более стабильной, чем ожидалось. Я оставил ее в саду все время, в любую погоду.Только когда кабельная стяжка вышла из строя, мачта упала, и лезвие было разрушено.)

Вы эксплуатируете ветряную турбину? Мы будем рады получить известие от вас по адресу [email protected] (пришлите нам фотографии и спецификации, пожалуйста). Мы включим ваш вклад в будущий отчет.

В 2006 году поселенцы из Нью-Мексико Эйб и Джози Конналли написали в книге Make: Volume 05 отличное руководство по сборке ветрогенератора Chispito из трубы ПВХ и старого двигателя беговой дорожки для упражнений. Три года спустя Джон Эдгар Парк реализовал проект на национальном телевидении для телеканала PBS ‘ Make: TV.

Chispito по-прежнему популярен сегодня — Эйб и Джози позже разместили проект на Instructables, где он собрал сотни комментариев, и на своем собственном сайте velacreations.com, где они документируют всевозможные замечательные автономные проекты DIY. Их солнечная сушилка для пищевых продуктов, улей с верхней решеткой и земляные полы также были представлены в модели Make: .

Поднятый на мачте высотой 10–30 футов, Chispito будет генерировать 84 Вт мощности при скорости ветра 30 миль в час; Обязательно следуйте обновленным инструкциям по формированию лопаток на велюре.com / chispito.

Другие проекты по ветроэнергетике

Ветряные мельницы на заднем дворе? Журнал STANFORD

В: Почему мы не можем установить ветряные мельницы на заднем дворе и улавливать энергию индивидуально для нашего личного использования? Есть ли ограничение на то, как его хранить и подавать в мои электрические цепи, что ли? Это дорого обходится моим соседям, или это звуковое загрязнение, или домашняя система просто еще не разработана?

На вопрос Марии Шмидт, ’79, Форт-Уэрт, Техас

The U.S. Министерство энергетики (DOE) предлагает контрольный список, чтобы убедиться, что небольшие ветровые проекты являются правильным выбором для индивидуальных домовладельцев: Достаточно ли ветра? У тебя достаточно места? Разрешены ли в вашем районе башни? И наконец, сколько энергии вы можете произвести?

Просматривая контрольный список, быстро становится очевидным, почему у всех нас нет ветряных мельниц на заднем дворе, даже несмотря на то, что технология коммерчески доступна. (Вы можете купить ветряные мельницы высотой до девяти футов с лопастями шириной шесть футов, хотя большинство из них больше размером в диапазоне 60 футов в высоту с диаметром лопастей 23 фута.) Одна из новых турбин, вызывающих ажиотаж в ветровом сообществе, — это Skystream 3.7, которую хвалят за ее размер (10-футовые лопасти), эффективность при низких скоростях ветра (они могут хорошо работать при средней годовой скорости ветра выше 12 миль в час) и относительно низкая цена (15000 долларов).

Ветровые ресурсы

Для успешной работы домашнего ветра средняя скорость ветра в вашем районе должна составлять не менее девяти миль в час. Министерство энергетики США составляет карту ветровых ресурсов США.Как показано на карте, места с наибольшими ветровыми ресурсами обычно находятся на Великих равнинах, вдоль горных вершин и на побережье. Инфографика: Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США

Однако карта ветровых ресурсов показывает скорость ветра в высота 50 метров в воздухе — это более 160 футов или 16 этажей! А обобщения часто не работают — средняя скорость ветра будет сильно зависеть от конкретных условий на вашем участке. Вы можете использовать устройство, называемое анемометром, для измерения скорости ветра на заднем дворе с течением времени — вы даже можете сделать его самостоятельно из старого пластикового пасхального яйца, когда съедите все вкусности внутри.

Комната для роста

А как насчет места? По данным компании Southwest Windpower, производящей ветряные мельницы, идеальное место для установки ветряной турбины — 20 футов над любым окружающим объектом в радиусе 250 футов. Министерство энергетики также рекомендует, чтобы башня располагалась по крайней мере на одном акре земли, что исключает возможность проживания большинства городских жителей.

Кроме того, многие местные законы запрещают строительство башен или высоких сооружений. После долгих лет обсуждения в городском совете жители города Ислип на Лонг-Айленде, Н.Y., недавно получил рекомендации по установке личных ветряных мельниц: они не могут превышать 45 футов в высоту, располагаться близко к границе участка или быть громче обычного автомобильного движения.

Покажите мне мощность

Однако решающим фактором должно быть то, сколько электроэнергии вы действительно можете произвести. Небольшой ветрогенератор, который можно поставить на заднем дворе, может иметь мощность около одного киловатта. Средняя годовая скорость ветра в девять миль в час может производить более 200 киловатт-часов электроэнергии в год, а средняя скорость ветра в 14 миль в час может производить более 600 киловатт-часов в год.Это звучит хорошо, пока вы не поймете, что средняя семья в Соединенных Штатах потребляет около 10 000 киловатт-часов в год. Даже в очень ветреном месте вам понадобится около 17 небольших ветряных турбин, чтобы привести в действие один дом!

Размер имеет значение

Чем больше лопасти и чем выше скорость ветра, тем большую электрическую мощность может генерировать ветровая турбина. Одна большая ветряная мельница мощностью пять мегаватт может производить 15 000 000 киловатт-часов в год, что достаточно для обеспечения энергии 150 домов.Мы часто не понимаем, насколько велики эти ветряные электростанции, вероятно потому, что мы часто видим их издалека — эта ветряная мельница мощностью пять мегаватт будет стоять почти на 400 футов в высоту или почти на 100 футов выше Статуи Свободы, плюс ее постамент, плюс его основание! Когда дело доходит до ветряных мельниц, безусловно, существует экономия на масштабе, когда непропорционально больше энергии вырабатывается за счет увеличения размера и скорости ветра. Другими словами, удвоение скорости ветра приводит к восьмикратному увеличению мощности ветрогенератора.

Эта экономия на масштабе также влияет на финансовые и энергетические затраты на производство небольших ветряных мельниц. Энергетическая отдача от небольших турбин невысока, что делает как стоимость энергии, так и стоимость производства турбины высокими. В 2008 году Carbon Trust в Соединенном Королевстве опубликовал исследование, показывающее, что из-за такой низкой выработки энергии небольшие турбины фактически являются чистыми источниками выбросов углерода.

Следовательно, для большинства людей установка небольшой ветряной мельницы на заднем дворе принесет столько же пользы для выработки энергии, как установка солнечной панели в сарае.Тем не менее, это может иметь смысл для некоторых домовладельцев, особенно в сельской местности. К счастью, есть несколько компаний, специализирующихся на коммерческих ветряных мельницах. Вот несколько примеров компаний и спецификаций, которые различаются для небольших (10 киловатт или меньше) турбин.

Хотя малый ветер, возможно, никогда не станет массовым явлением, он обладает огромным потенциалом как возобновляемый и экологически чистый источник энергии на местном и местном уровне.Фактически, Министерство энергетики призвало к 2030 году увеличить долю энергии ветра в электроснабжении страны до 20 процентов. В то время как энергия, вырабатываемая ветром, значительно увеличивается каждый год, в 2007 году ветер произвел только 0,8 процента электроэнергии страны. Препятствия на пути к достижению цели Министерства энергетики сейчас не технологические, а связаны с инфраструктурой: проблема передачи чистой энергии от постоянно свежих ветряных электростанций в дома людей, которые могут находиться за сотни миль от них. (В конце концов, люди не часто предпочитают жить в самых ветреных частях самых ветреных регионов страны.)

Для получения дополнительной информации в Интернете есть множество ресурсов. «Маленький ветер» — это поисковый запрос. Начнем с того, что Американская ассоциация ветроэнергетики — самопровозглашенный центр ветроэнергетики.

Рэйчел Адамс — кандидат биологических наук.

Как построить ветряную электростанцию ​​

Когда дело доходит до выработки электроэнергии, ветер — один из самых устойчивых природных ресурсов Земли.Чтобы использовать его, все, что вам нужно сделать, это построить ветряную турбину, которая преобразует движение воздуха в кинетическую энергию. Однако для того, чтобы делать это в больших масштабах, вам понадобится ветряная электростанция — набор специально разработанных ветряных турбин, установленных на ландшафте или в океане, где дуют устойчивые и сильные ветры. Ветряные турбины имеют несколько лопастей, которые расположены высоко на башнях, которые вращаются на ветру и собирают энергию.

Отраслевые эксперты говорят, что у Соединенных Штатов достаточно ветровых ресурсов, чтобы эффективно удвоить их текущую мощность ветрогенерации, и что это принесет множество экологических выгод.В одной только Америке энергия ветра предотвращает выброс около 62 миллионов тонн парниковых газов и ежегодно экономит 20 миллиардов галлонов воды.

Потенциальные препятствия на пути строительства ветряных электростанций включают общественные споры по поводу размещения ветряных турбин, проблемы с разрешениями, финансовые проблемы и технические вопросы, такие как необходимость инфраструктуры для передачи энергии в электрическую сеть, обслуживающую потребителей. Однако, если вы хотите построить собственную ветряную электростанцию, это не так уж и сложно.

Начало работы: планирование ветряной электростанции

Строительство ветряной электростанции — это большой проект, требующий от команды специалистов для решения многих аспектов проекта — от концепции и планирования до реализации. Планирование особенно важно для этого типа генератора энергии. Надлежащее расположение должно быть оценено на предмет любых рисков для дикой природы, должны быть получены разрешения, а сами турбины должны быть испытаны.

Во-первых, убедитесь, что вы выбрали место, в котором достаточно ветровых ресурсов.По данным Американской ассоциации ветроэнергетики, на лучших площадках для коммерческих ветряных электростанций скорость ветра составляет 13 миль в час (6 метров в секунду) или более. Хотя может показаться, что чем сильнее ветер, тем лучше, слишком сильный ветер может вызвать нагрузку на оборудование и сделать проект более дорогостоящим.

Специальные карты скорости ветра могут помочь вам определить регион с подходящими ветровыми ресурсами. Например, Министерство энергетики США предлагает удобную карту ветров. Вы также можете самостоятельно измерить энергию ветра, используя инструмент, называемый анемометром, на месте, которое вы планируете.Некоторые штаты даже предлагают программы ссуды на анемометры. Ваш инженер может использовать специализированные службы и программное обеспечение для оптимизации местоположения, например Windnavigator и GH WindFarmer, которые анализируют топографию, погодные условия и аэродинамику.

Кроме того, вам необходимо учитывать особые факторы, связанные с целевым местоположением, такие как доступ к дороге, потенциальные шумовые воздействия, мерцающие тени от лопастей и культурные особенности.

Оценка рисков для дикой природы

Вращающиеся лопасти ветряных турбин могут убить находящихся под угрозой исчезновения птиц, летучих мышей, хищников и водоплавающих птиц, поэтому лучше всего размещать турбины вдали от оживленных коридоров дикой природы и ежегодных миграционных путей.Консультативный комитет по использованию ветряных турбин Службы охраны рыбных ресурсов и диких животных США рекомендует многоуровневый подход, который включает предварительную оценку, описание участков и полевые исследования для прогнозирования и оценки видов и местообитаний, пострадавших от ветряной электростанции.

Как разработчик сайта, вам необходимо тесно сотрудничать с соответствующим государственным учреждением (или органом, выдающим разрешения), чтобы сократить и уменьшить гибель животных из-за ветряной электростанции. В некоторых случаях вам может быть разрешено построить ветряную электростанцию ​​в уязвимых местах, если вы измените ее работу, чтобы она была более благоприятной для дикой природы.Например, вам может потребоваться временно остановить турбины в сезон миграции или в периоды слабого ветра, когда летучие мыши наиболее активны, а выработка энергии минимальна.

Затраты и финансирование ветряных электростанций

Подумайте, сколько энергии вы хотите произвести — или сколько может произвести сайт — и сколько денег вы можете потратить. Только покупка ветряных турбин может обойтись вам в среднем 1,37 миллиона долларов за мегаватт мощности.

Как правило, коммунальным предприятиям дешевле развивать ветроэнергетические объекты, чем частным инвесторам, потому что коммунальные предприятия могут использовать благоприятные структуры финансирования, которые сокращают затраты примерно на 30%, или примерно на 1.4 цента за киловатт-час, согласно отчету, финансируемому Министерством энергетики США.

Государственные программы стимулирования также облегчают строительство ветряной электростанции. Налоговый кредит на производство (PTC) теперь предоставляет налоговый кредит в размере 2,3 цента за киловатт-час в течение первого десятилетия работы.

Чтобы спрогнозировать нормированную стоимость финансирования вашего ветроэнергетического проекта, включите ваши конкретные детали в интерактивные инструменты BITES (сценарии зданий, промышленности, транспорта и электричества), предоставленные Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии.Вы также можете просмотреть базу данных государственных и федеральных стимулов для возобновляемых источников энергии.

Убедитесь, что ваша ферма соответствует требованиям законодательства

Производители электроэнергии регулируются федеральными законами, такими как Закон о политике регулирования коммунальных предприятий 1978 года (PURPA), Закон об энергетической политике 2005 года (EPACT 2005) и Закон об энергетической независимости и безопасности 2007 года (EISA 2007). В отдельных штатах также существует разное толкование того, как применяются эти федеральные законы, и у них разные полномочия по продвижению возобновляемых источников энергии через законодательство о стандартах портфеля возобновляемых источников энергии (RPS).

Юрист или консультант, специализирующийся на развитии возобновляемых источников энергии, может помочь вам сориентироваться в законах, регулирующих ваш предлагаемый проект. Эти люди также могут помочь вам получить различные разрешения на строительство и охрану окружающей среды, которые вам понадобятся в государственных учреждениях.

Если ваша ветряная электростанция будет находиться в государственной собственности или у нее есть партнер из федерального агентства, получение разрешения может зависеть от формального процесса оценки воздействия на окружающую среду. Например, ветряные электростанции, размещенные на территории, управляемой U.S. Бюро землеустройства руководствуются определенными руководящими принципами, предназначенными для защиты охраняемых на федеральном уровне видов и других природных ресурсов.

Определение оборудования и конструкции ветряной электростанции

Современные ветряные турбины изящнее и больше, чем старомодные ветряные мельницы, с огромными лопастями и башнями высотой с высотные здания. Точное размещение этих турбин на ветряной электростанции влияет на общее производство энергии.

Как правило, чем больше размер ветряной турбины, тем выше ее генерирующая мощность.Наиболее часто устанавливаемая ветряная турбина имеет номинальную мощность 1,5 мегаватт и может питать до 500 домов, но более новые модели работают еще больше. На веб-сайте General Electric указаны мощности до 3,4 мегаватт для использования на суше и до шести мегаватт для использования на море. Среди других ведущих производителей ветряных турбин Vestas, Goldwind, Enercon, Siemens, Sulzon, Gamesa, United Power, Ming Yang и Nordex.

Для больших и тяжелых ветряных турбин требуется более крупный фундамент, и их установка стоит дороже.Морские ветряные турбины должны быть спроектированы для условий океана. Ветровые турбины редко работают на полную мощность, поскольку их выработка энергии зависит от погодных условий.

Помимо ветряных турбин, ветряная электростанция требует системы сбора электроэнергии, трансформаторов, сети связи и подстанций. Более того, для мониторинга производительности используется информационная система диспетчерского управления и сбора данных (SCADA). Инженер может порекомендовать подходящее оборудование и размещение турбины в зависимости от вашего участка, финансов и целей в области энергетики.

Емкость безопасной передачи

Если вы планируете коммерческую ветряную электростанцию, вам нужен способ доставки энергии оптовым или розничным покупателям. Обычно для этого требуются линии передачи, связывающие продукцию вашей ветряной электростанции с сетью передачи электроэнергии — энергосистемой — в вашем регионе. Коммерческие ветряные электростанции в удаленных местах могут столкнуться с трудностями при обеспечении пропускной способности и взаимосвязанности с энергосистемой.

В качестве альтернативы, небольшие ветряные электростанции можно использовать в качестве выделенного источника электроэнергии для сообщества или бизнеса.В этих случаях ветряной электростанции может не потребоваться подключение к обычной электросети. Тем не менее, чтобы продать избыточную мощность, вам по-прежнему нужен способ ее доставки в электроэнергетику.

Для получения дополнительной информации обратитесь в Национальную лабораторию возобновляемых источников энергии (NREL), которая работает с разработчиками ветроэнергетики для обеспечения пропускной способности и взаимосвязанности. Группа Utility Wind Integration Group также предоставляет ресурсы для подключения ветряной электростанции к электрической системе.

Установите, протестируйте и запустите оборудование

Строительство ветряной электростанции может быть завершено в течение нескольких месяцев.Однако сначала вам может потребоваться проложить к участку дороги для перевозки ветряных турбин и другого оборудования.

Для каждой ветряной турбины вам нужно будет выкопать яму и заполнить ее железобетоном, который послужит стабилизирующим основанием. Этот процесс более сложен в каменистых условиях или на морских ветряных электростанциях. После того, как фундамент будет подготовлен, вам нужно будет установить турбины с помощью специальных подъемников.

Затем вы установите электрическую проводку и системы и проведете тесты, чтобы убедиться, что все элементы работают правильно.Часто требуется шесть месяцев, прежде чем изгибы будут устранены и ветряная электростанция выйдет на полную коммерческую производственную мощность.

Каждой ветряной турбине требуется около недели регулярного технического обслуживания в год. Американская ассоциация ветроэнергетики заявляет, что для обслуживания каждых 10 мегаватт установленной генерирующей мощности требуется один специалист по ветроэнергетике.

Энергетические ресурсы: энергия ветра

Alliant Kids — Энергия ветра

Энергия ветра существует уже давно.Вы, наверное, видели ветряные мельницы на фермах. Когда ветер вращает лопасти ветряной мельницы, он вращает турбину внутри небольшого генератора для производства электроэнергии, как угольная электростанция.

Ветряная мельница на ферме может производить лишь небольшое количество электроэнергии, достаточное для питания нескольких сельскохозяйственных машин. Чтобы производить электричество, достаточное для обслуживания большого количества людей, коммунальные предприятия строят ветряные электростанции с большим количеством ветряных турбин.

Ветряные электростанции строятся на плоских открытых площадках, где ветер дует не менее 14 миль в час.

Они точно большие!

Ветровые турбины, используемые для крупных ветряных электростанций, бывают разных размеров, но обычно имеют ширину около 13 футов в основании и от 230 до 265 футов в высоту в центре. Когда одна из лопастей находится в вертикальном положении, общая высота составляет примерно 406 футов, как та, что изображена здесь, на ветряной электростанции Сидар-Ридж в округе Фон-дю-Лак, штат Висконсин.

Сколько ветряных турбин нужно для ветряной электростанции?

Ветряные электростанции могут иметь от пяти до 150 ветряных турбин.Одна из крупнейших ветряных электростанций в США находится в Альтамонт-Пасс, Калифорния. Он имеет более 4800 ветряных турбин.

Alliant Energy владеет и управляет тремя ветряными электростанциями в Айове, Миннесоте и Висконсине. В дополнение к ветряным электростанциям, принадлежащим Alliant Energy, мы также закупаем более 600 мегаватт энергии у других ветряных электростанций на территории нашей зоны обслуживания.

Как работает ветряная турбина

Ветряная турбина работает противоположно вентилятору. Вместо того, чтобы использовать электричество для производства ветра, турбина использует ветер для производства электроэнергии.

Ветер вращает лопасти, которые вращают вал, который соединяется с генератором и производит электричество. Электроэнергия направляется по линиям передачи и распределения на подстанцию, затем в дома, предприятия и школы.

Сделайте свои собственные ветряные гаджеты!

Теперь, когда вы прочитали о ветроэнергетике, вы можете сделать свои собственные ветряные устройства дома.

Возобновляемая энергия

360-градусное видео: ветряная турбина внутри и снаружи