+7 495 120-13-73 | 8 800 500-97-74

(для регионов бесплатно)

Ветровая электростанция своими руками: Как сделать ветрогенератор 💨 на 220В своими руками: самодельный ветряк

Ветровая электростанция своими руками: Как сделать ветрогенератор 💨 на 220В своими руками: самодельный ветряк

Содержание

Ветрогенераторные мини электростанции

Поиск альтернативных источников энергии непрерывно год от года становиться всё более актуальным. И ветровые электростанции являются одним из таких способов добычи электроэнергии. Многие страны уже на протяжении долгих лет успешно реализуют программу ветровой энергетики и некоторые неплохо в этом преуспели. К примеру, Германия сейчас может производить более 9000 МВт в год. Не отстаёт от неё и Дания.

  • За что платить?


Государство производит электроэнергию и продаёт её населению, а излишки экспортирует. Понятно, что маленькую гидроэлектростанцию на реке возле дома не смонтируешь, да и комнатных ядерных реакторов пока не придумали, но ветер! Ведь он не требует масштабных капиталовложений или же государственного планирования. Почему же тогда нельзя установить у себя на участке мини ветрогенератор и хотя бы частично компенсировать затраты на энергоносители?

  • Основная проблема


Если говорить о воде, солнце или же атоме, то эти стихии относительно постоянны и по большому счёту регулируемые. Ветер же «гражданин» довольно ветреный и капризный. Поэтому стационарные большие ветряки принято устанавливать на открытых площадях, прериях или вдоль береговой линии – в местах, где, как правило, преобладает ветряная погода. Вырабатывать электроэнергию такие установки начинают при ветре, который достигает 3-4 м/с. Но, ведь редко встретишь дом, стоящий в поле или просто на свободно продуваемом месте.

Стало быть, обычная ветряная установка не подходит для частного пользования: ветер должен быть не менее 4 м/с, да и размеры у такой ветряной мельницы весьма внушительны.

Но, прогресс не стоит на месте, и мини ветрогенераторные электростанции постепенно начинают входить в быт граждан. Они пока не такие мощные, как их старшие братья (от 600 Вт до 10 кВт) поэтому в основном, их используют, как дополнительный источник энергии.

  • Как работают подобные ветряки


Ветровые мини электростанции устроены довольно просто. Лопасти ротора (их бывает две или три) движимые ветром через шестерёнчатую систему передают вращательное движение на генератор. Далее трёхфазный переменный ток, который вырабатывает генератор, проходя через контроллер, преобразовывается в постоянный ток и поступает в аккумулятор. Для того чтобы постоянный ток стал переменным он проходит через инвертор и уже можно подключать к розетке торшер или утюг.

Пока дует попутный ветер, мини ветрогенераторная электростанция продолжает вырабатывать ток, который идёт на потребительские нужды и в свою очередь заряжает аккумулятор. Когда погода безветренна – в работу включаются уже аккумуляторные батареи.

Подключать ветряные мини электростанции в доме можно по нескольким схемах. Можно на «попечение» такой станции отдать поливочный насос или овощерезку. При таком подключении электромоторы данных агрегатов будут работать полностью автономно, и диск электросчётчика не будет похож на весёлую детскую карусель.

Или же установить коммутатор и через него «завязать» домашний ветряк и центральную электросеть. В безветренную погоду и при полностью разряженном аккумуляторе будет работать центральная сеть. Или же наоборот – автомат переведёт все электроприборы на работу от мини ветряного генератора, если где-то произойдёт обрыв сети.

  • Передовые решения в данной области


Американская фирма WindTronic, которая уже не первый год занимается разработкой и модернизацией портативных ветровых электростанций, недавно представила свою новую разработку. Назвали они свой ветряк Windgate. По своей конструкции он скорее напоминает вентилятор. Главной особенностью является то, что такие мини ветрогенераторные электростанции не имеют привычного ротора. Дело в том, что на концах каждой лопасти закреплены постоянные магниты, которые при вращении и выполняют роль ротора. Но, и это ещё не всё – такой компактный ветрогениратор благодаря своей конструкции начинает вращаться при 0,40 м/с, а генерировать электроэнергию начинает уже при 0,9 м/с. Граничная максимальная скорость ветра, которую может выдержать этот малыш (вес его чуть больше 40 кг) составляет 20 м/с.

Единственный весомый недостаток такого ветрового генератора – это его цена. Дело в том, что на сегодняшний день купить мини ветрогениратор Windgate можно за 4,5 тыс.$ и это, увы, очень прискорбно.

  • Самодельные устройства


Да, цены на миниатюрные ветрогенераторы сегодня очень кусаются, и многие домашние мастера пытаются конструировать такие агрегаты своими силами.

К тому, как сделать мини ветрогенератор одни доходят своим умом, методом проб и ошибок доходят до той конструкции, которая хоть что-то способна вырабатывать, другие же пользуются услугами всемирной сети, находя в ней чертежи и советы по монтажу и обслуживанию установки.

Лопасти могут быть выполнены как из кровельного железа, так и из дерева или фанеры. В качестве накопителя энергии подходит и обычный автомобильный аккумулятор. Генератор можно купить, но некоторые считают, если уж взялся мастерить мини ветрогенератор своими руками, то и сам генератор можно сделать самому, к примеру, из старого электродвигателя. Главное было бы желание.

Определить плюсы и минусы ветровых электростанций можно только после испытания. Но, если агрегат сделан собственными руками, то несколько плюсов будет однозначно: во-первых, освободится сарай от давно лежавших «нужных» вещей, а во-вторых, хорошее настроение от сделанной работы ещё никому не мешало.

Правильное расположение ветрогенератора

В регионах с высокой скоростью ветра, в прибрежных зонах и на объектах, где в зимний период солнечная электростанция «не справляется», для автономного энергоснабжения используют ветрогенераторные станции – «ветрогенераторы», (сокращённо ВГ). Но на большей территории нашей страны средняя скорость ветра составляет всего 4-5м/сек., тогда как ветрогенератору для выработки «номинальной мощности» требуется 10-12м/сек.. Именно поэтому нет никаких сомнений в важности правильной и продуманной установки устройства, достичения точки, где винт его окажется в зоне с максимальной скоростью ветра.

Мощность ветрогенератора и зависимость от скорости ветра и высоты мачты

Почему же так важно «не потерять» ни одного метра в секунду? Определим зависимость мощности ветрогенератора от скорости ветра. 

1. Кинетическая энергия воздуха, движущегося ламинарно (без завихрений)  W=1/2mV2, где m — масса воздуха, V – его скорость.

2. Массу воздуха, проходящего за время t и площадь S можно выразить следующим образом: m=VtSρ, где: S – площадь, описываемая винтом ВГ, ρ – плотность воздуха.

3. Чтобы определить мощность (P), делим энергию на время, подставляем выражение для массы, получаем: P=1/2V3Sρ.

4. Если теперь умножить выражение на КПД устройства в целом, включающее в себя коэффициент преобразования лопастей винта, коэффициент полезного действия редуктора и генератора (ƞ), получим реальную мощность «ветряка»: P=1/2V3Sρ ƞ. На практике обычно значение  ƞ лежит в пределах 0,4-0,5.

Как видно из расчета, мощность ВГ пропорциональна третей степени скорости ветра, то есть увеличение скорости в 2 раза даст увеличение мощности в 8 раз!

Таким образом, скорость ветра и отсутствие турбулентностей (завихрений) должны иметь решающее значение при выборе места установки ветрогенератора. Из этих соображений идеально подходят: 

  • берег крупного водоема;
  • вершина горы или возвышенности;
  • центр протяженного поля. 

Увы, в реальной жизни мало кто имеет на своем участке моря, поля и горы.  Поэтому принцип только один – чем выше установка, тем лучше. В идеале, Ветрогенератор должен быть выше не менее, чем на 6 (шесть) метров окружающих его предметов (дома, деревьев, строений, возвышенностей), чтобы оказаться в зоне ламинарного движения воздуха.

Приведем простой пример, который можно легко проверить в on-line калькуляторе для расчета на нашем сайте. Рассмотрим модель пятилопастного ветрогенератора HY-1000, стоящий в «бесконечном» поле вблизи Санкт-Петербурга:

  • При высоте мачты 5 метров максимальная выработка достигается в сентябре и составляет 1,38кВтч/сутки;
  • Если увеличить высоту мачты до 10 метров, получим 2,43 кВтч/сутки;
  • Увеличим высоту до 20 метров и получим уже – 3,12 кВтч/сутки.
     

Вывод напрашивается сам собой —  часто вместо увеличения мощности ветрогенератора достаточно увеличить высоту мачты.

Решающая роль места установки «ветряка» в эффективности энергосистемы

Очень велик соблазн приделать мачту ветрогенератора к дому для увеличения высоты всей конструкции. Несмотря на очевидные плюсы, данный подход имеет ряд минусов:

Во-первых, установка издает звуки, и звуки эти отлично могут быть переданы по мачте на конструкцию дома, что со временем будет раздражать его жителей. Во-вторых, если здание находится в черте города, могут потребоваться дополнительные согласования в надзорных органах.

Стоит также обратить внимание на конструкцию самой мачты. Если горизонтальные линейные размеры мачты сравнимы или превышают размеры ВГ, то, собственно, сама мачта может являться источником турбулентности.

Очень показательный пример, когда мачта по сути мешает работать системе, плюс частично затеняет солнечные батареи, представлен на фотографии.

          

Особое внимание нужно уделить выбору сечения кабеля. Так как ВГ находится на мачте, а контроллер заряда где-то в доме, длина линии может быть значительной, равно как и падение напряжения. Это может привести к снижению эффективности заряда аккумуляторных батарей. Из этих соображений, площадь сечения кабеля должна быть достаточно большой, чтобы данный эффект был незначителен. Для расчёта площади сечения кабеля следует обратиться к правилам, описанным в статье Расчёт сечения провода.

В отличие от монтажа солнечных батарей, установка «ветряка» часто влечет за собой капитальные строительные работы, такие как бетонирование основания, монтаж свай для растяжек, сварочные работы. Тем не менее, правильно выполненный монтаж обеспечит надежную и эффективную работу системы, и максимальную выработку энергии на протяжении всего срока эксплуатации.

Читать другие статьи..

Как сделать ветряную электростанцию своими руками. Что необходимо подготовить? Какими должны быть лопасти?

При росте цен на электроэнергию повсюду идёт поиск и разработка её альтернативных источников.

В большинстве регионах страны целесообразно применять ветрогенераторы. Чтобы полностью обеспечить электричеством частный дом, требуется достаточно мощная и дорогостоящая установка.

Ветряной генератор для дома

Если сделать небольшой ветрогенератор, с помощью электрического тока можно подогревать воду или использовать для части освещения, например, хозяйственных построек, садовых дорожек и крыльца. Подогрев воды для хозяйственных нужд или отопления – это простейший вариант использования ветровой энергии без её аккумулирования и преобразования. Здесь вопрос больше заключается в том, достаточно ли мощности будет для отопления.

Перед тем как сделать генератор, сначала следует выяснить особенности ветров в регионе.

Большой ветрогенератор, для многих мест российского климата, мало подходит из-за частой смены интенсивности и направления воздушных потоков. При мощности выше 1 кВт он будет инерционным и не сможет в полной мере раскручиваться, когда меняется ветер. Инерция в плоскости вращения приводит к перегрузкам от бокового ветра, приводящим к его выходу из строя.

С появлением маломощных потребителей энергии имеет смысл применять небольшие самодельные ветрогенераторы не более чем на 12 вольт, чтобы освещать дачу светодиодными светильниками или заряжать телефонные аккумуляторы при отсутствии в доме электричества. Когда в этом нет необходимости, электрогенератор можно применять для нагрева воды.

Тип ветрогенератора

Для безветренной области подходит только парусный ветрогенератор. Чтобы электроснабжение было постоянным, понадобится аккумуляторная батарея не менее чем на 12В, зарядное устройство, инвертор, стабилизатор и выпрямитель.

Для слабоветренных районов можно самостоятельно изготовить вертикальный ветрогенератор, мощностью не более 2-3 кВт. Вариантов есть много и они почти не уступают промышленным образцам. Покупать целесообразно ветряки с парусным ротором. Надёжные модели мощностью от 1 до 100 киловатт выпускаются в Таганроге.

В ветреных регионах можно сделать генератор для дома своими руками вертикальный, если требуемая мощность составляет 0,5-1,5 киловатт. Лопасти можно изготовить из подручных средств, например, из бочки. Более производительные устройства целесообразно купить. Самыми дешёвыми являются «парусники». Вертикальный ветряк стоит дороже, но он надёжней работает при сильных ветрах.

Маломощный ветряк своими руками

В домашних условиях небольшой самодельный ветрогенератор изготовить несложно. Для начала работы в области создания альтернативных источников энергии и накопления в этом ценного опыта как собрать генератор, можно изготовить самостоятельно простое устройство, приспособив мотор от компьютера или принтера.

Ветряной генератор на 12 В с горизонтальной осью

Чтобы сделать своими руками маломощный ветряк, необходимо сначала подготовить чертежи или эскизы.

На скорости вращения 200-300 об./мин. напряжение можно поднять до 12 вольт, а вырабатываемая мощность составит около 3 Вт. С его помощью можно зарядить небольшой аккумулятор. Для других генераторов мощность необходимо увеличивать до 1000 об. /мин. Лишь в этом случае они будут эффективны. Но здесь понадобится редуктор, создающий значительное сопротивление и к тому же имеющий высокую стоимость.

Электрическая часть

Чтобы собрать электрогенератор, необходимы комплектующие:

  1. небольшой мотор от старого принтера, дисковода или сканера;
  2. 8 диодов типа 1N4007 для двух выпрямительных мостов;
  3. конденсатор ёмкостью 1000 мкф;
  4. труба ПВХ и пластиковые детали;
  5. алюминиевые пластины.

На рисунке ниже изображена схема генератора.


Шаговый мотор: схема подключения к выпрямителю и стабилизатору

Диодные мосты подключаются к каждой обмотке двигателя, которых две. После мостов подключается стабилизатор LM7805. В результате на выходе получается напряжение, которое обычно подаётся на 12-вольтную батарею.

Большую популярность получили электрогенераторы на неодимовых магнитах с чрезвычайно высокой силой сцепления. Их следует аккуратно использовать. При сильном ударе или нагреве до температуры 80-250 0 С (в зависимости от вида) у неодимовых магнитов происходит размагничивание.

За основу генератора, изготавливаемого своими руками, можно взять ступицу автомобиля.

Ротор на неодимовых магнитах

На ступицу производится наклейка суперклеем неодимовых магнитов диаметром около 25 мм примерно в количестве 20 шт. Однофазные электрогенераторы делаются с равенством количества полюсов и магнитов.

Магниты, расположенные напротив друг друга, должны притягиваться, т. е. повёрнуты противоположными полюсами. После приклеивания неодимовых магнитов производится их заливка эпоксидной смолой.

Катушки мотают круглыми, а общее количество витков составляет 1000-1200. Мощность генератора на неодимовых магнитах подбирается такой, чтобы его можно было использовать как источник постоянного тока, порядка 6А для зарядки АКБ на 12 В.

Механическая часть

Лопасти делают из пластиковой трубы. На ней рисуют заготовки шириной 10 см и длиной 50 см, а затем вырезают. Изготавливается втулка на вал двигателя с фланцем, к которому винтами крепятся лопасти. Их количество может быть от двух до четырёх. Пластик долго не прослужит, но на первое время его хватит. Сейчас появились достаточно износостойкие материалы, например, карбон и полипропилен. Затем можно изготовить более прочные лопасти из алюминиевого сплава.

Балансировку лопастей производят путём отрезания лишних частей на концах, а угол наклона создают путём их нагрева с изгибом.

Генератор крепится болтами к куску пластиковой трубы с приваренной к нему вертикальной осью. На трубу также соосно устанавливается флюгер из алюминиевого сплава. Ось вставляется в вертикальную трубу мачты. Между ними устанавливается упорный подшипник. Вся конструкция может свободно вращаться в горизонтальной плоскости.

Электрическую плату можно разместить на вращающейся части, а напряжение потребителю передавать через два токосъёмных кольца со щётками. Если плату с выпрямителем установить отдельно, тогда количество колец будет равно шести, сколько выводов имеет шаговый мотор.

Ветряк крепят на высоте 5-8 м.

Если устройство будет эффективно вырабатывать энергию, его можно усовершенствовать, сделав вертикально-осевым, например, из бочки. Конструкция меньше подвержена боковым перегрузкам, чем горизонтальная. На рисунке ниже изображён ротор с лопастями из фрагментов бочки, установлен на оси внутри рамы и на него не действует опрокидывающее усилие.


Ветряк с вертикальной осью и ротором из бочки

Профилированная поверхность бочки создаёт дополнительную жёсткость, за счёт чего можно применять жесть меньшей толщины.

Ветрогенератор мощностью более 1 киловатта

Устройство должно приносить ощутимую пользу и выдавать напряжение 220 В, чтобы можно было включить некоторые электроприборы. Для этого оно должно самостоятельно запускаться и вырабатывать электроэнергию в широком диапазоне.

Чтобы сделать ветрогенератор своими руками, прежде следует определить конструкцию. Она зависит от того, какая сила ветра. Если она слабая, то единственным вариантом может быть парусный вариант ротора. Больше 2-3 киловатт энергии здесь не получить. Кроме того, для него понадобятся редуктор и мощный аккумулятор с зарядным устройством.

Цена всего оборудования высокая, поэтому следует выяснить, будет ли это выгодно для дома.

В районах с сильными ветрами, самодельным ветрогенератором можно получить 1,5-5 киловатт мощности. Тогда его можно подключать в домашнюю сеть на 220В. Аппарат с большей мощностью самостоятельно сделать сложно.

Электрогенератор из двигателя постоянного тока

В качестве генератора можно использовать малооборотный мотор, генерирующий электрический ток при 400-500 об/мин: PIK8-6/2,5 36V 0,3Nm 1600min-1. Длина корпуса 143 мм, диаметр – 80 мм, диаметр вала – 12 мм.


Как выглядит двигатель постоянного тока

Для него нужен мультипликатор с передаточным отношением 1:12. При одном обороте лопастей ветряка электрогенератор сделает 12 оборотов. На рисунке ниже изображена схема устройства.


Схема устройства ветряка

Редуктор создаёт дополнительную нагрузку, но всё же это меньше, чем для автомобильного генератора или стартера, где требуется передаточное отношение как минимум 1:25.

Лопасти целесообразно изготавливать из алюминиевого листа размером 60х12х2. Если на мотор их установить 6 штук, устройство будет не таким быстрым и не пойдёт вразнос при больших порывах ветра. Следует предусмотреть возможность балансировки. Для этого лопасти припаиваются к втулкам с возможностью накручивания на ротор, чтобы можно было их смещать дальше или ближе от его центра.

Мощность генератора на постоянных магнитах из феррита или стали не превышает 0,5-0,7 киловатт. Увеличить её можно только на специальных неодимовых магнитах.

Генератор с не намагниченным статором для работы не годится. При небольшом ветре он останавливается, а после не сможет самостоятельно запуститься.

Для постоянного отопления в холодное время года требуется много энергии, и протопить большой дом — это проблема. Для дачи в этом плане он может пригодиться, когда туда приходится ездить не чаще 1 раза в неделю. Если всё правильно взвесить, система отопления на даче работает всего несколько часов. Остальное время хозяева находятся на природе. Используя ветряк как источник постоянного тока для зарядки АКБ, за 1-2 недели можно накопить электроэнергии для отопления помещений на такой промежуток времени, и таким образом, создать себе достаточный комфорт.

Чтобы сделать генератор из двигателя переменного тока или автомобильного стартера, требуется их переделка. Мотор можно модернизировать под генератор, если ротор изготовить на неодимовых магнитах, проточив на их толщину. Его делают с количеством полюсов, как и у статора, чередуя друг с другом. Ротор на неодимовых магнитах, приклеенных к его поверхности, при вращении не должен залипать.

Типы роторов

Конструкции роторов отличаются разнообразием. Распространённые варианты изображены на рисунке ниже, где указаны значения коэффициента использования энергии ветра (КИЭВ).

Виды и конструкции роторов ветряков

Для вращения ветряки делают с вертикальной или горизонтальной осью. Вертикальный вариант обладает преимуществом в удобстве обслуживания, когда основные узлы расположены внизу. Опорный подшипник выполнен самоустанавливающимся и долго служит.

Две лопасти ротора «Савониуса» создают рывки, что не очень удобно. По этой причине его делают из двух пар лопастей, разнесённых на 2 уровня с поворотом одной относительно другой на 90 0 . В качестве заготовок можно использовать бочки, вёдра, кастрюли.

Ротор «Дарье», лопасти которого делают из упругой ленты, отличается простотой изготовления. Для облегчения раскрутки их количество должно быть нечётным. Движение происходит рывками, из-за чего механическая часть быстро разбивается. Кроме того, лента при вращении вибрирует, издавая рёв. Для постоянного применения подобная конструкция не очень подходит, хотя лопасти иногда делают из звукопоглощающих материалов.
В ортогональном роторе крылья выполняются профилированными. Оптимальное количество лопастей равно трём. Устройство быстроходное, но его необходимо раскручивать при пуске.

Геликоидный ротор имеет высокий КПД за счёт сложной кривизны лопастей, снижающей потери. Его применяют реже других ветряков из-за высокой стоимости.

Горизонтальный лопастный ротор исполнения является наиболее эффективным. Но он требует наличия стабильного среднего ветра, а также для него необходима ураганная защита. Лопасти можно изготовить из пропилена, когда их диаметр меньше 1 м.

Если вырезать лопасти из толстостенной пластиковой трубы или бочки, достичь мощности выше 200 Вт не удастся. Профиль в виде сегмента для сжимаемой газообразной среды не подходит. Здесь нужен сложный профиль.

Диаметр ротора зависит от того, какую мощность требуется получить, а также от количества лопастей. Двухлопастнику на 10 Вт нужен ротор диаметром 1,16 м, а на 100 Вт – 6,34 м. Для четырёх-, и шестилопастника диаметр составит соответственно 4,5 м и 3,68 м.

Если насадить ротор непосредственно на вал генератора, его подшипник долго не протянет, поскольку нагрузка на все лопасти неравномерная. Опорный подшипник для вала ветряка должен быть самоустанавливающимся, с двумя или тремя ярусами. Тогда для вала ротора будут не страшны изгибы и смещения в процессе вращения.

Большую роль в работе ветряка играет токосъёмник, который требуется регулярно обслуживать: смазывать, чистить, регулировать. Возможность его профилактики должна быть предусмотрена, хотя это сложно сделать.

Безопасность

Ветряки, мощность которых превышает 100 Вт, являются шумными устройствами. Во дворе частного дома можно установить промышленный ветродвигатель, если он сертифицирован. Его высота должна быть выше ближайших домов. На крыше нельзя устанавливать даже маломощный ветряк. Механические колебания от его работы могут создать резонанс и привести к разрушению строения.

Высокие скорости вращения ветрогенератора требуют качественного изготовления. Иначе, при разрушении устройства существует опасность, что его детали могут отлететь на большие расстояния и нанести травму человеку или домашним животным. Особенно это следует учитывать при изготовлении ветряка своими руками из подручных материалов.

Видео. Ветрогенератор своими руками.

Применение ветрогенераторов целесообразно не во всех регионах, поскольку зависит от климатических особенностей. Кроме того, изготавливать их своими руками не имеет смысла без определённого опыта и знаний. Для начала можно взяться за создание простой конструкции мощностью несколько ватт и напряжением до 12 вольт с помощью, которой можно зарядить телефон или зажечь энергосберегающую лампу. Применение неодимовых магнитов в генераторе позволяет значительно увеличить его мощность.

Мощные ветровые установки, берущие на себя значительную часть электроснабжения дома, лучше приобретать промышленные, на создание напряжения 220В, тщательно взвесив при этом все за и против. Если совместить их с другими видами альтернативных источников энергии, электричества может хватить на все хозяйственные нужды, включая систему отопления дома.

Делаем ветроэлектростанцию своими руками у себя в частном доме. Ознакомимся с уже существующими промышленными аналогами на рынке и с работами народных умельцев.

Человечество на протяжении всего своего развития не перестает искать дешевые возобновляемые источники энергии, которые могли бы решить многие проблемы энергообеспечения. Одним из таких источников является энергия ветра, для преобразования которой в электрическую энергию, разработаны ветровые энергетические установки (ВЭУ), или, как их чаще называют, ветряные электростанции.

Любому человеку, особенно имеющему частный или загородный дом, хотелось бы иметь свой ветрогенератор, обеспечивающий жилье недорогой электрической энергией. Препятствием этому служит высокая стоимость промышленных образцов ВЭУ и, соответственно, слишком большой срок окупаемости для отдельно взятого владельца жилья, делающий его приобретение невыгодным. Одним из выходов может служить изготовление ветряной электростанции своими руками, позволяющее не только снизить общие затраты на ее приобретение, но и распределить эти затраты на некоторый срок, так как работа осуществляется в течение довольно длительного времени.

Для того чтобы сделать ветряную электростанцию, необходимо определить, позволяют ли погодные условия использовать ветровую энергию в качестве постоянного источника энергии. Ведь, если ветер для вашей местности редкость, вряд ли стоит начинать строительство самодельной ветряной электростанции. Если же с ветром все обстоит благополучно, желательно узнать общие климатические характеристики и, в частности, скорость ветра, с распределением ее по времени. Знание скорости ветра позволит правильно выбрать и сделать своими руками конструкцию ветряной электростанции.

Виды

Ветроэлектростанция своими руками классифицируется по расположению оси вращения и бывают:

  • с горизонтальным расположением;
  • с вертикальным расположением.

Установки с горизонтальным расположением оси называются установками пропеллерного типа и имеют самое широкое распространение в связи с высоким коэффициентом полезного действия. Недостатком этих установок является их более сложная конструкция, затрудняющая самодельные варианты изготовления, необходимость применения механизма следования направлению ветра и большая зависимость работы от скорости ветра — как правило, при малых скоростях эти установки не работают.

Более просты, неприхотливы и мало зависимы от скорости и направления ветра установки с вертикальным расположением рабочего вала — ортогональные с ротором Дарье и карусельные с ротором Савониуса. Недостатком их является весьма малый КПД, составляющий порядка 15%.

Недостатком обеих типов самодельной ветряной электростанции является низкое качество вырабатываемой электроэнергии, требующее дорогостоящих вариантов компенсации этого качества — стабилизирующих устройств, аккумуляторов, электрических преобразователей. В чистом виде электроэнергия пригодна только для использования в активной бытовой нагрузке — лампах накаливания и простых нагревательных устройствах. Для питания бытовой техники электроэнергия такого качества не пригодна.

Конструктивные элементы

Конструктивно, независимо от расположения оси, самодельная полноценная ветряная электростанция должна состоять из следующих элементов:

  • устройство для ориентирования ветряного двигателя по направлению ветра;
  • редуктор или мультипликатор для передачи вращения от ветряного двигателя к генератору;
  • генератор постоянного тока;
  • зарядное устройство;
  • аккумуляторная батарея для накопления электроэнергии;
  • инвертор для преобразования постоянного тока в переменный.

Особенности выбора источника тока


Одним из сложных элементов ветряной электростанции является генератор. Наиболее подходящим для изготовления своими руками является электродвигатель постоянного тока с рабочим напряжением 60-100 вольт. Этот вариант не требует переделки и способен работать с аппаратурой для зарядки автомобильной батареи.

Применение автомобильного источника напряжения затруднено тем, что его номинальная частота вращения составляет порядка 1800-2500 об/мин, а такую частоту вращения при прямом соединении не сможет обеспечить ни одна конструкция ветряного двигателя. В этом случае в составе установки необходимо предусмотреть редуктор или мультипликатор подходящей конструкции для увеличения частоты вращения в необходимых размерах. Скорее всего, этот параметр придется подбирать экспериментальным путем.

Возможным вариантом может стать реконструированный асинхронный двигатель с использованием неодимовых магнитов, но этот способ требует сложных расчетов и токарных работ, что зачастую не приемлет самодельная работа. Имеется вариант с межфазным подключением к обмоткам электродвигателя конденсаторов, емкость которых рассчитывается в зависимости от его мощности.

Изготовление

Учитывая то, что эффективность электростанции с горизонтальной осью имеет лучшие показатели эффективности, а бесперебойность подачи электроэнергии предполагается обеспечивать с помощью накопления энергии в аккумуляторной батарее, предпочтительнее для изготовления своими руками является именно такой вид ВЭУ, который мы и рассмотрим в рамках данной статьи.

Для того что бы сделать такую электростанцию своими руками понадобится следующий инструмент:

  • сварочный аппарат электродуговой сварки;
  • набор гаечных ключей;
  • набор сверл по металлу;
  • электродрель;
  • ножовка по металлу или УШМ с отрезным диском;
  • болты диаметром 6 мм с гайками для крепления лопастей к шкиву и алюминиевого листа к квадратной трубе.

Для изготовления ветряной электростанции своими руками потребуются следующие материалы:

  • пластиковая труба 150 мм длиной 600 мм;
  • лист алюминия размером 300х300 мм и толщиной 2,0 — 2,5 мм;
  • металлическая квадратная труба 80х40 мм и длиной 1,0 м;
  • труба диаметром 25 мм и длиной 300 мм;
  • труба диаметром 32 мм и длиной 4000-6000 мм;
  • медный провод длиной, достаточной для соединения электродвигателя, находящегося на мачте длиной 6 м, и нагрузки, которую будет питать этот источник тока;
  • электродвигатель постоянного тока 500 об/мин;
  • шкив для двигателя диаметром 120-150 мм;
  • аккумуляторная батарея 12 вольт;
  • автомобильное зарядное реле аккумулятора;
  • инвертор 12/220 вольт.

Процесс изготовления своими руками производится в следующем порядке:

Далее, в процессе работы установки, возможно, придется сделать другими размеры и конфигурацию лопастей, передаточное отношение между ветряным двигателем и генератором — каждый ветрогенератор, изготовленный своими руками, индивидуален в силу использования различных компонентов и условий ветрообразования. Первоначально ветряную электростанцию рекомендуют изготавливать небольшой мощности, на которой можно отработать полученную информацию не вкладывая большое количество средств.

610760

Из этой статьи Вы узнаете, как изготовить несложный ветрогенератор своими руками в домашних условиях. Такая ветряная электростанция всегда пригодится в удалённых местах, где нет доступа к бытовой электрической сети, например, на удалённом дачном участке. Конечно, можно использовать бензиновый генератор, но рокот и дым от двигателя внутреннего сгорания вряд ли кому-то придётся по душе, и уж точно это не располагает к отдыху на природе. Кроме того, расходы на бензин будут весьма немаленькими.

Ветряная электростанция сможет заряжать аккумуляторные батареи для автономной работы не сильно мощной бытовой техники и освещения. Впрочем, куда именно тратить полученную энергию, решать Вам.

Эта статья рассчитана на любителей в области конструирования ветрогенераторов своими руками, и поэтому в качестве конструкции выбрана максимально простая схема ветряной электростанции. Это будет относительно тихоходный самодельный ветряк (показатель быстроходности Z=3). Такая конструкция является надёжной и безопасной при работе.


Выбор мощности ветряной электростанции

Наверняка многим, кто читает эту статью, не захочется ограничиваться постройкой ветрогенератора для питания холодильника и освещения на даче, а сразу построить такую электростанцию, чтобы запитать ею не только аккумуляторные батареи, но и батареи отопления или бойлер для горячей воды. Но такая мощная электростанция будет чрезвычайно сложна в изготовлении, ведь усложнение конструкции с ростом мощности возрастает даже не в квадрате, а чуть ли не в кубе!

Как пример ветряной электростанции мощностью всего 2 кВт можно привести промышленный ветрогенератор W-HR2 международной компании AVIC (изображен на фото). Этот ветрогенератор номинальной мощностью 2 кВт имеет ротор диаметром 3,2 м с аэродинамически металлическими лопастями, прочную стальную башню высотой 8 м на массивном железобетонном фундаменте. Монтаж узлов производится при помощи автокрана. Очевидно, что расчет и изготовление подобного ветрогенератора сложно даже для отдельных специализированных фирм, и практически нереально силами одного человека непрофессионала для сооружения такого ветряка своими руками.

Таблица 1. Зависимость мощности ветрогенератора от количества лопастей и диаметра ветроколеса при скорости ветра 4 м\с

Мощность, Вт

Диаметр ветроколеса при числе лопастей, м

В табл. 1 показано зависимость мощности ветроколеса крыльчатого типа от его диаметра и количества лопастей. Или другими словами, какой длинны нужно взять лопасти определённого ветроколеса, чтобы получить нужную мощность. Данные в этой таблице основаны на практических испытаниях эксплуатируемых ветрогенераторов, у которых КИЭВ (коэффициент использования энергии ветра) ветроколеса равен 0,35 (профиль среднего качества), КПД генератора имеет значение 0,8 и КПД редуктора — 0,9.


Для кого-то эти данные могут на первый взгляд показаться слишком завышенными. Так, для примера, из табл. 1 видно, что для постройки ветряной электростанции мощностью 500 Вт с тремя лопастями, диаметр ветроколеса должен быть равным 11,48 м. Но не стоит пугаться этой цифры, поскольку данные приведены для слабого ветра 4 м/с. Это обычный ветер для равнинной местности вдали от моря.

При этом с ростом скорости ветра мощность ветряной электростанции увеличивается. На рис. показано такую зависимость для электростанции номинальной мощностью 240 Вт. Из графика видно, что при минимальном ветре 4 м/с (при котором электростанция начинает работать), мощность составляет всего 30 Вт. Но мощность ветроэлектростанции пропорциональна скорости ветра в кубе. То есть при увеличении скорости ветра в два раза до максимальной рабочей скорости 8 м/с, мощность ветряной электростанции увеличивается в 2 3 =8 раз или с 30 Вт до полной мощности 240 Вт. При более высокой скорости ветра работа ветровой станции должна будет ограничиваться.

В целом, основываясь на практическом опыте можно заключить, что относительно несложный самодельный ветрогенератор будет иметь мощность в пределах 200-500 Вт. Это своего рода «золотая середина». Редко индивидуальным конструкторам удаётся собрать более мощный ветрогенератор своими руками, который реально будет работать.

Выбор конструкции ветроколеса

Ветряное колесо — самая важная часть ветрогенератора. Именно оно преобразует энергию ветра в механическую. И от его конструкции зависит выбор всех остальных узлов, например, генератора электрического тока.

Наверняка, всем хорошо знакома форма ветряных колёс старинных ветряных мельниц. Это как раз тот случай исключение, когда всё забытое старое не всегда хорошо. Такие ветроколёса ветряной мельницы имеют очень низкий КИЭВ порядка 0,10-0,15, что намного меньше КИЭВ современных быстроходных крыльчатых колёс, которое достигает 0,46. Всё потому, что низкие познания в аэродинамике старинных мастеров не позволяли им сконструировать более совершенную конструкцию.

На рисунке изображена работа двух типов лопастей: парусной (1) и крыльчатой (2). Для того чтобы сделать парусную лопасть (1), достаточно просто прикрепить листовой материал к оси, расположив под углом к ветру, то есть по аналогии с ветряными мельницами древности. Но при вращении такой лопасти она будет иметь значительное аэродинамическое сопротивление, которое возрастает с увеличением угла атаки. Также на её концах образуются завихрения, и за лопастью возникает зона пониженного давления. Всё это делает парусные лопасти неэффективными ветровыми движителями.

Гораздо более эффективной является лопасть крыльчатого типа (2). При такой форме лопасти, которая похожа на крыло самолёта, потери от трения и разрежения сведены к минимуму. Что касается угла атаки лопасти, то на практике установлено, что наиболее оптимальный угол составляет 10-12º. При более высоком угле атаки прирост мощности в результате более высокого давления ветра на лопасть не покрывается ростом аэродинамических потерь.


Конечно, есть много других интересных типов ветровых двигателей, например, вертикально-осевые роторы Савониуса или роторы Дарье. Но все они имеют более низкие коэффициенты использования энергии ветра при более высокой материалоёмкости (в сравнении с крыльчатыми колёсами). Например, установка с ротором Савониуса диаметром 2 метра и высотой 2 метра при тихом ветре 4 м/с будет иметь полезную мощность 20 Вт. Такую же мощность выработает шестнадцатилопастный крыльчатый винт диаметром всего 1 метр.

Поэтому мы не будем «изобретать велосипед» и сразу за основу возьмём конструкцию, где используются лопасти крыльчатого типа с горизонтальной осью вращения. Именно этот тип ветряного двигателя имеет максимальный КИЭВ при минимальном расходе материалов. Неудивительно, что такая конструкция используется почти в 99% всех действующих промышленных ветровых электростанциях.

Прежде всего, нужно выбрать число лопастей. Наиболее дешевыми являются двух- и трёхлопастные ветроколёса, но они являются быстроходными и обладают следующими недостатками:

— высокие рабочие обороты приводят к возникновении больших центробежных и гироскопических сил. Гироскопические силы нагружают ось генератора, крепления и мачту, а центробежные стремятся разорвать лопасти на части. Так, окружная скорость концов лопастей быстроходных двухлопастных ветроколёс нередко достигает 200 м/с и более. Для сравнения скорость пули, выпущенной из винтовки Бейкера 1808 г., равнялась 150 м/с. Таким образом, осколки разлетающегося сломанного винта могут ранить или даже убить человека. По этой причине никому не рекомендуется изготавливать лопасти высокоскоростных ветроколёс из пластиковой трубы. Для этих целей лучше подходит более прочная на растяжение древесина. Изготовление же лопастей из дерева весьма трудоёмкий процесс.

— известно, что чем быстрее вращаются лопасти, тем больше сила трения о воздух. Поэтому лопасти быстроходных ветроколёс гораздо более требовательны к аэродинамическому качеству изготовления. Даже небольшие погрешности сильно снижают КИЭВ быстроходных лопастей. Крайне нежелательно делать быстроходные лопасти вогнутыми, они должны иметь форму крыла самолёта. Изготовить же лопасти тихоходного винта гораздо проще для любителя. Нужно сильно «постараться», чтобы сделать лопасть для тихоходного винта из разрезанной трубы с КИЭВ хуже 0,3.

— быстроходные ветродвигатели издают сильный шум при вращении, ведь даже аэродинамически высококачественные лопасти при быстром вращении создают значительные зоны сжатий и разряджений воздуха, а кустарно изготовленные лопасти и подавно. Соответственно, чем больше окружная скорость и размеры лопасти, тем больше шум. Поэтому мощный быстроходный ветряк нельзя просто установить на крыше дома или в огороде при плотной застройке, иначе Вы рискуете просыпаться ночью от шума взлетающего вертолёта и испортить отношения с соседями в придачу.

— чем меньше лопастей у ветроколеса, тем больше вибрации. Поэтому ветроколёса с малым числом лопастей (2-3) будет труднее сбалансировать.

Учитывая все эти недостатки быстроходных ветроколёс, для более-менее мощного «ветряка» лучше выбрать число лопастей не менее 5-6.

Теперь основываясь на данных табл. 1, давайте прикинем, какой максимальной длинны лопасти подойдут для изготовления несложной электростанции. Очевидно, шестилопастный винт диаметром 2,5-3 м будет сложен в изготовлении. Представьте себе хотя бы процесс балансировки такого винта и его установку на мачту, которая в свою очередь должна быть довольно прочной, чтобы выдержать вес такого винта и аэродинамические нагрузки. А вот шестилопастный винт диаметром 2 метра или около того будет по силам энтузиасту для изготовления своими руками.

Возможно у кого-то возникнет соблазн, не посчитаться с затратой материалов и ещё больше увеличить количества лопастей для увеличения полезной мощности ветроустановки. Так, при числе лопастей двухметрового винта равным 12 мощность при «свежем» ветре (8 м/с) достигнет почти 500 Вт. Но такое дорогое ветряное колесо получиться слишком тихоходным, а значит, неизбежно потребует применения отдельного редуктора, что сильно усложнит конструкцию ветровой электростанции.

Таким образом, наиболее оптимальной является конструкция винта ветрогенератора диаметром 2 м и количеством лопастей равным 6.

Электрический генератор для ветряной электростанции

При подборе генератора электрического тока для ветроэлектростанции прежде всего нужно определить частоту вращения ветроколеса. Рассчитать частоту вращения ветроколеса W (при нагрузке) можно по формуле:

W=V/L*Z*60,
L=π*D,

где V — скорость ветра, м/с; L — длинна окружности, м; D — диаметр ветроколеса; Z — показатель быстроходности ветроколеса (см. табл. 2).

Таблица 2. Показатель быстроходности ветроколеса

Число лопастей

Показатель быстроходности Z

Если в эту формулу подставить данные для выбранного ветроколеса диаметром 2 м и 6 лопастями, то получим частоту вращения. Зависимость частоты от скорости ветра показано в табл. 3.

Таблица 3. Обороты ветроколеса диаметром 2 м с шестью лопастями в зависимости от скорости ветра

Скорость ветра, м/с

Число оборотов, об/мин

Примем максимальную рабочую скорость ветра равной 7-8 м/с. При более сильном ветре работа ветрогенератора будет небезопасной и должна будет ограничиваться. Как мы уже определили, при скорости ветра 8 м/с максимальная мощность выбранной конструкции ветроэлектростанции будет равна 240 Вт, что соответствует частоте вращения ветроколеса 229 об/мин. Значит, нужно подобрать генератор с соответствующими характеристиками.


К счастью, времена тотального дефицита «канули в Лету», и нам не придётся по традиции приспосабливать автомобильный генератор от ВАЗ-2106 к ветряной электростанции. Проблема в том, что такой автомобильный генератор, например, Г-221 является высокооборотным с номинальной частотой вращения от 1100 до 6000 об/мин. Получается, без редуктора наше тихоходное ветроколесо ни как не сможет раскрутить генератор до рабочих оборотов.

Делать редуктор к нашему «ветряку» мы не будем, и поэтому подберём другой тихоходный генератор, чтобы закрепить ветроколесо просто на валу генератора. Наиболее подходящим для этого является веломотор, специально разработанный для мотор-колеса велосипедов. Такие веломоторы имеет низкие рабочие обороты, и могут легко работать в режиме генератора. Наличие постоянных магнитов в этом типе двигателя будет означать отсутствии проблем с возбуждением генератора как в случае, например, с асинхронными двигателями переменного тока, у которых, обычно, используются электромагниты (обмотка возбуждения). Без подпитки током обмотки возбуждения такой двигатель не будет вырабатывать ток при вращении.

К тому же весьма приятная особенность веломоторов заключается в том, что они относятся к бесколлекторным двигателям, а значит, не требуют замены щёток. В табл. 4 представлен пример технических характеристик веломотора мощностью 250 Вт. Как видим из таблицы, этот веломотор отлично подойдёт в качестве генератора для «ветряка» мощностью 240 Вт и с максимальными оборотами ветроколеса 229 об/мин.

Таблица 4. Технические характеристики веломотора мощностью 250 Вт

Производитель

Golden Motor(Китай)

Номинальное напряжение питания

Максимальная мощность

Номинальные обороты

Крутящий момент

Тип питания статора

бесколлекторный

Изготовление ветрогенератора своими руками

После того как приобретён генератор, можно приступать к сборке ветрогенератора своими руками. На рисунке изображено устройство ветроэлектростанции. Способ крепления и расположения узлов может быть иным и зависит от индивидуальных возможностей конструктора, но нужно придёрживаться размеров основных узлов на рис. 1. Эти размеры подобранны под данную ветряную электростанцию с учетом конструкции и размеров ветроколеса.


На рис. 1 изображены размеры боковой лопаты (1), хвоста с оперением (2), а также рычага (3), через который передаётся усилие от пружины. Хвост с оперением для поворота ветроколеса по ветру нужно изготовить по размерам на рис. 1 из профильной трубы 20х40х2,5 мм и кровельного железа в качестве оперения.

Крепить генератор следует на таком расстоянии, чтобы минимальное расстояние между лопастями и мачтой было не менее 250 мм. В противном случае нет гарантий, что лопасти, прогнувшись под действием ветра и гироскопических сил, не разобьются об мачту.

Изготовление лопастей

Ветряк своими руками обычно начинается из лопастей. Наиболее подходящим материалом для изготовления лопастей тихоходного ветряка является пластик, точнее пластиковая труба. Изготовить лопасти из пластиковой трубы проще всего — небольшая трудоёмкость и трудно ошибиться новичку. Также пластиковые лопасти в отличии от деревянных гарантированно не покорежатся от влаги.

Труба должна быть из ПВХ диаметром 160 мм для напорного трубопровода или канализации, например, SDR PN 6,3. У таких труб толщина стенки не менее 4 мм. Трубы для безнапорной канализации не подойдут! Эти трубы слишком тонкие и непрочные.


На фото изображено ветроколесо с разбившимися лопастями. Эти лопасти были изготовлены из тонкой ПВХ трубы (для безнапорной канализации). Они прогнулись от давления ветра и разбились об мачту.

Расчет оптимальной формы лопасти довольно сложный и нет необходимости его тут приводить, пусть им занимаются профессионалы своего дела. Нам же достаточно изготовить лопасти, используя уже рассчитанный шаблон по рис. 2, на котором изображено размеры шаблона в миллиметрах. Нужно просто вырезать такой шаблон из бумаги (), далее приложить к трубе 160 мм, нарисовать контур шаблона на трубе маркером и вырезать лопасти с помощью электролобзика или вручную. Красными точками на рис. 2 изображено ориентировочное расположение креплений лопастей.

В итоге у Вас должно будет получиться шесть лопастей, формой как на фотографии. Чтобы полученные лопасти имели более высокий КИЭВ и меньше издавали шума при вращении, нужно сточить острые углы и края, а также отшлифовать все шершавые поверхности.


Для крепления лопастей к корпусу веломотора нужно использовать головку ветродвигателя, которая представляет собой диск из мягкой стали толщиной 6-10 мм. К нему приварены шесть стальных полос толщиной 12 мм и монтажной длинной 30 см с отверстиями для крепления лопастей. Диск крепится к корпусу веломотора с помощью болтов с контргайками за отверстия под крепление спиц.


После изготовления ветроколеса, его нужно обязательно отбалансировать. Для этого ветроколесо закрепляется на высоте в строго горизонтальном положении. Желательно, это сделать в закрытом помещении, где нет ветра. При сбалансированном ветроколесе лопасти не должны самопроизвольно поворачиваться. Если же какая-то лопасть тяжелее, её нужно сточить с конца до уравновешивания в любом положении ветроколеса.

Также нужно проверить вращаются ли все лопасти в одной плоскости. Для этого замеряется расстояние от конца нижней лопасти до какого-нибудь ближайшего предмета. Затем ветроколесо поворачивается и замеряется расстояние от выбранного предмета до других лопастей. Расстояние от всех лопастей должно быть в пределах +/- 2 мм. Если разница больше, то перекос нужно устранить, подогнув стальную полосу к которой крепится лопасть.

Крепление генератора (веломотора) к раме

Поскольку генератор испытывает большие нагрузки, в том числе и от гироскопических сил, его следует надёжно закрепить. Сам веломотор имеет прочную ось, поскольку используется при больших нагрузках. Так, его ось должна выдерживать вес взрослого человека при динамических нагрузках, возникающих при ездё на велосипеде.

Но на раме велосипеда веломотор крепится с двух сторон, а не с одной, как будет при работе в качестве генератора тока для ветряной электростанции. Поэтому вал нужно крепить к станине, которая представляет собой металлическую деталь с резьбовым отверстием для накручивания на вал веломотора соответствующего диаметра (D) и четырьмя монтажными отверстиями для крепления стальными болтами М8 к раме.


Желательно, использовать максимально большую длину свободного конца вала для крепления. Чтобы вал не прокручивался в станине, его нужно закрепить гайкой с контршайбой. Станину лучше всего изготовить из дюралюминия.

Для изготовления рамы ветрогенератора, то есть основы, на которой будут располагаться все другие детали, нужно использовать стальную пластину толщиной 6-10 мм или отрезок швеллера подходящей ширины (зависит от наружного диаметра поворотного узла).

Изготовление токоприёмника и поворотного узла

Если к генератору просто привязать провода, то рано или поздно провода перекрутятся при вращении ветряка вокруг оси и оборвутся. Чтобы этого не произошло, нужно применить подвижный контакт — токоприёмник, который состоит из втулки, изготовленной из изоляционного материала (1), контактов (2) и щёток (3). Для защиты от осадков контакты токоприёмника должны быть закрыты.

Для изготовления токоприёмника ветрогенератора удобно использовать такой способ: сначала на готовом поворотном узле размещаются контакты, например, из толстой латунной или медной проволоки прямоугольного сечения (используется для трансформаторов), контакты должны быть уже с припаянными проводами (10), в качестве которых нужно использовать одно- или многожильный медный провод сечением не менее 4 мм 2 . Контакты накрываются пластиковым стаканчиком или другой ёмкостью, закрывается отверстие в опорной втулке (8) и заливается эпоксидной смолой. На фото использована эпоксидная смола с добавкой двуокиси титана. После затвердевания эпоксидной смолы деталь стачивается на токарном станке до появления контактов.


В качестве подвижного контакта лучше всего использовать медно-графитовые щетки от автомобильного стартёра с плоскими пружинами.


Для того чтобы ветряное колесо ветрогенератора могло поворачиваться по ветру, необходимо обеспечить подвижное соединения рамы ветродвигателя с неподвижной мачтой. Подшипники располагаются между опорной втулкой (8), которая через фланец соединяется с трубой мачты с помощью болтов и муфтой (6), которая приваривается дуговой сваркой (5) к раме (4). Чтобы облегчить поворот, нужен поворотный узел с использованием подшипников (7) с внутренним диаметром не менее 60 мм. Лучше всего подойдут роликоподшипники, которые лучше воспринимают осевые нагрузки.


Защита ветряной электростанции от ураганного ветра

Максимальная скорость ветра, при которой может эксплуатироваться данная ветряная электростанция, составляет 8-9 м/с. Если скорость ветра больше, работа ветряной электростанции должна ограничиваться.

Конечно, этот предлагаемый тип ветряка для изготовления своими руками тихоходный. Вряд ли лопасти раскрутятся до чрезвычайно высоких оборотов, при которых они разрушаться. Но при слишком сильном ветре давление на хвост оперения становится очень значительным, и при резком изменении направления ветра ветрогенератор будет резко поворачиваться.

Учитывая же, что лопасти при сильном ветре быстро вращаются, то ветроколесо превращается в большой тяжелый гироскоп, который противится любым поворотам. Именно поэтому между рамой и ветроколесом возникают значительные нагрузки, которые сосредотачиваются на валу генератора. Известно много случаев, когда любители строили ветрогенераторы своими руками без какой-либо защиты от ураганно ветра, и у них из-за значительных гироскопических сил ломались прочные оси автомобильных генераторов.

Кроме того, шестилопасное ветроколесо диаметром 2 м обладает значительным аэродинамическим сопротивлением, и при сильном ветре будет значительно нагружать мачту.

Поэтому, чтобы самодельный ветрогенератор служил долго и надёжно, а ветроколесо не свалилось на голову прохожим, необходимо защищать его от ураганных ветров. Проще всего защитить ветряк с помощью боковой лопаты. Это довольно простое устройство, которое хорошо зарекомендовало себя на практике.

Работа боковой лопаты заключается в следующем: при рабочем ветре (до 8 м/с) давление ветра на боковую лопату (1) меньше жесткости пружины (3), и ветряк устанавливается приблизительно по ветру с помощью оперения. Для того чтобы пружина не складывала ветряк при рабочем ветре более чем это нужно, между хвостом (2) и боковой лопатой натянута растяжка (4).

Когда скорость ветра достигает 8 м/с, давление на боковую лопату становится сильнее, чем усилие пружины, и ветрогенератор начинает складываться. При этом ветряной поток начинает набегать на лопасти под углом, что ограничивает мощность ветроколеса.

При очень сильном ветре ветряк складывается полностью, и лопасти устанавливаются параллельно направлению ветра, работа ветряка практически прекращается. Обратите внимание, что хвост оперения не связан с рамой жестко, а вращается на шарнире (5), который должен быть изготовлен из конструкционной стали и иметь диаметр не менее 12 мм.

Размеры боковой лопаты приведены на рис. 1. Саму боковую лопату, также как и оперение, лучше всего изготовить из профильной трубы 20х40х2,5 мм и стального листа толщиной 1-2 мм.

В качестве рабочей пружины можно использовать любые пружины из углеродистой стали с защитным цинковым покрытием. Главное, чтобы в крайнем положении усилие пружины равнялось 12 кг, а в начальном положении (когда ветряк ещё не складывается) — 6 кг.

Для изготовления растяжки следует использовать стальной велосипедный тросик, концы тросика загибаются в петлю, а свободные концы закрепляются восемью витками медной проволки диаметром 1,5-2 мм и спаиваются оловом.

Мачта ветрогенератора

В качестве мачты для ветряной электростанции можно использовать стальную водопроводную трубу диаметром не менее 101-115 мм и минимальной длинной 6-7 метров при условии относительно открытой местности, где на расстоянии 30 м не было бы препятствий для ветра.

Если же ветряную электростанцию невозможно установить на открытой площадке, то тут ничего не поделаешь. Нужно увеличивать высоту мачты так, чтобы ветроколесо было хотя бы на 1 м выше окружающих препятствий (домов, деревьев), иначе выработка электроэнергии ощутимо снизится.

Само основание мачты следует устанавливать на бетонную площадку, чтобы оно не продавливалось в размокшую почву.

В качестве растяжек нужно использовать стальные оцинкованные монтажные тросы, диаметром не менее 6 мм. Растяжки крепятся к мачте посредством хомута. У земли тросы крепятся к прочным стальным колышкам (из трубы, швеллера, уголка и т.д.), которые закопаны в землю под углом на полную глубину полтора метра. Ещё лучше, если они дополнительно замоноличенны у основания бетоном.

Поскольку мачта в сборе с ветрогенератором обладает значительным весом, то для ручной установки нужно использовать противовес, изготовленный из такой же стальной трубы, как и мачта или деревянного бруса 100х100 мм с грузом.

Электрическая схема ветряной электростанции

На рисунке изображена простейшая схема зарядки аккумуляторов: три вывода от генератора подключаются к трёхфазному выпрямителю, который представляет собой три диодных полумоста подключенных параллельно и объединённых звездой. Диоды должны быть рассчитаны на минимальное рабочее напряжение 50В и ток 20А. Так как максимальное рабочее напряжение от генератора будет равно 25-26 В, то выводы от выпрямителя подключаются к двух батареям на 12 вольт, соединённых последовательно.

При использовании такой простейшей схемы зарядка аккумуляторов протекает следующим образом: при низком напряжении менее 22 В зарядка аккумуляторов происходит очень слабо, поскольку ток ограничивается внутренним сопротивлением аккумуляторов. При скорости ветра 7-8 м/с вырабатываемое напряжение генератора будет в пределах 23-25 В, и начнётся интенсивный процесс зарядки аккумуляторов. При более высокой скорости ветра работа ветрогенератора будет ограничиваться боковой лопатой. Для защиты аккумуляторных батарей (при аварийной работе ветряной электростанции) от чрезмерного сильного тока в схеме должен быть плавкий предохранитель, рассчитанный на максимальный ток 25 А.

Как видите, эта простая схема имеет значительный недостаток — при тихом ветре (4-6 м/с) аккумуляторная батарея практически не будет заряжаться, а ведь именно такие ветра чаще всего встречаются на равнинной местности. Для того чтобы подзаряжать аккумуляторные батареи при несильном ветре, нужно использовать контроллер заряда, который подключается перед аккумуляторными батареями. Контроллер заряда будет автоматически преобразовывать необходимое напряжение, также контроллер более надёжен, чем плавкий предохранитель и предупреждает перезаряд аккумуляторов.

Чтобы использовать аккумуляторные батареи для питания бытовой техники рассчитанной на переменное напряжение 220 В, понадобится дополнительно инвертор для преобразования постоянного напряжения 24 В соответствующей мощности, которая подбирается в зависимости от пиковой мощности. Например, если Вы будете подключать к инвертору освещение, компьютер, холодильник, то вполне достаточно инвертора рассчитанного на 600Вт, если же планируете хоть изредка дополнительно пользоваться электродрелью или дисковой пилой (1500 Вт), то следует выбрать инвертор мощностью 2000 Вт.


На рисунке показано более сложную электрическую схему: в ней ток от генератора (1) сначала выпрямляется в трехфазном выпрямителе (2), далее напряжение стабилизируется контроллером заряда (3) и заряжает аккумуляторные батареи на 24 В (4). Для питания бытовых приборов подключается инвертор (5).

Токи от генератора достигают десятки ампер, поэтому для соединения всех приборов в цепи следует использовать медные провода общим сечением 3-4 мм 2 .

Желательно ёмкость аккумуляторных батарей взять не менее 120 а/ч. Общая емкость батарей будет зависеть от средней интенсивности ветра в регионе, а также от мощности и частоты подключаемой нагрузки. Более точно необходимая ёмкость будет известна в процессе эксплуатации ветряной электростанции.

Уход за ветряной электростанцией

Рассмотренный тихоходный ветрогенератор для изготовления своими руками, как правило, хорошо запускается при слабом ветре. Для нормальной работы ветрогенератора вцелом нужно придерживаться таких правил:

1. Через две недели после запуска опустить ветрогенератор при слабом ветре и проверить все крепления.

2. Не менее чем два раза в год смазывать подшипники поворотного узла и генератора.

3. При первых признаках разбалансировки ветроколеса (дрожание лопастей при вращении в установившемся по ветру положении) ветрогенератор следует опустить и устранить неисправность.

4. Раз в год проверять щетки токоприёмника.

5. Красить металлические детали ветряной электростанции один раз в 2-3 года.

Игорь Соларов, специально для

Дата публикации: 16 декабря 2013

Самостоятельная сборка ветрогенератора в первую очередь предполагает создание самого генератора. И, как оказывается, это можно сделать легко из подручных средств.

Варианты изготовления

За длительное время существования альтернативной энергетики были созданы электрогенераторы самых разных конструкций. Их можно сделать своими руками. Большинство людей думает, что это трудно, так как требуется определенный объем знаний, различные дорогостоящие материалы и т.д. При этом генераторы будут очень низкой производительности по причине большого количества просчетов. Именно эти мысли заставляют желающих отказаться от идеи сделать ветряк своими руками. Но все утверждения являются абсолютно неправильными, и сейчас мы это покажем.

Умельцы чаще всего создают электрогенераторы для ветряка двумя методами:

  1. Из ступицы;
  2. Переделывают готовый двигатель под генератор.

Рассмотрим эти варианты более подробно.

Изготовление из ступицы

Самым разрекламированным среди всех вариантов является обычный самодельный дисковый генератор для ветряка, который создается с использованием неодимовых магнитов. Главными его преимуществами являются: простота сборки, не требует особых знаний, возможность не придерживаться точных параметров. Даже если будут допущены ошибки — это не страшно, так как в любом случае ветряком вырабатывается электричество и его можно довести до ума с приходом практики.

Итак, для начала нам нужно подготовить основные элементы для сборки ветрогенератора:

  • ступица;
  • тормозные диски;
  • неодимовые магниты 30х10 мм;
  • медная лакированная проволока диаметром 1,35 мм;
  • клей;
  • фанера;
  • стеклоткань;
  • эпоксидная или полиэфирная смола.

Самодельные дисковые генераторы делаются на основе ступицы и двух тормозных дисков от ВАЗ 2108. Можно с уверенностью говорить, что практически у любого хозяина найдутся в гараже эти части автомобиля.

На тормозных дисках мы расположим неомагниты. Их нужно брать в количестве, делимом на 4. Рекомендуемо применять 12+12 или 16+16 единиц. Это самые приемлемые варианты по эффективности и затратам. Располагать их нужно с чередованием полюсов. Статор нашего самодельного электрогенератора для ветряка также делается с использованием фанеры, которая выпилена по форме. Далее, на него устанавливаются намотанные катушки, и все заливается эпоксидной или полиэфирной смолой. Из стеклоткани рекомендуется вырезать два круга такого же размера, как и статор. Они будут закрывать верхнюю и нижнюю стороны для большей жесткости конструкции.

Неомагниты можно применять любой формы. Старайтесь заполнять полностью все колесо с минимальными зазорами между элементами. Катушки требуется наматывать так, чтобы общее количество витков было в пределах 1000-1200. Это даст возможность генератору выдавать при 200 об/мин 30 В и 6 А. Также будет значительно лучше делать их овальными, а не круглыми. Ветровой электрогенератор станет более мощным благодаря такому решению.

=»Неомагниты для ветрогенератора» width=»640″ height=»480″ class=»aligncenter size-full wp-image-697″ />
Что касается статора нашего будущего генератора для ветряка, то его толщина обязательно должна быть меньше, чем размер магнитов, например, если магниты имеют толщину 10 мм, то статор лучше всего выполнить 8 мм (по 1 мм зазора оставить). Размеры дисков же должны быть больше толщины магнитов. Все дело в том, что через железо все магниты подпитывают друг друга и чтобы вся сила уходила именно в полезную работу требуется выполнять это условие. Если учитывать это, делая электрогенератор своими руками, то можно немного повысить его эффективность.

Подключение катушек

Собранный своими руками генератор для ветряка может быть как однофазным, так и трехфазным. Большинство начинающих выбирают первый вариант, так как он немного проще и легче. Но у однофазного подключения есть недостатки в виде повышенной вибрации под нагрузкой (гайки могут раскручиваться) и своеобразный гул. Если данные показатели не имеют значения, то катушки требуется соединять следующим образом: конец первой нужно спаять с концом второй, вторую катушку с третьей и т.д. Если что-то перепутать — схема работать не будет. Хотя здесь сложно что-то сделать не так.


Трехфазная схема хоть и требует большей внимательности, но при этом установка под нагрузкой не гудит и практически не вибрирует, а разведенные фазы под 120 градусов повышают мощность в определенных режимах работы. Трехфазное подключение катушек своими руками заключается в соединении их через 3 единицы. Например, при использовании 12 катушек распаиваются для первой фазы 1, 4, 7 и 10. Для второй — 2, 5, 8 и 11. Для третьей — 3, 6, 9 и 12. Все шесть получившихся концов можно смело выводить наружу из статора. Соединять фазы можно звездой (для получения большего напряжения) или треугольником (для получения большей силы тока).

Элементы основы можно заказать у токаря. Это будет более верным решением, так как автомобильная ступица и тормозные диски довольно массивные. Также можно сделать небольшую хитрость в виде увеличения диаметра всего колеса, ведь чем он больше, тем выше радиальная скорость ветрогенератора.

Дисковые генераторы имеют простую конструкцию, высокую эффективность и у них отсутствует эффект залипания. Дополнительно, ветровые установки, созданные на их основе, довольно легкие. Но по причине отсутствия сердечников, магнитов требуется использовать в два раза больше. Рассмотренный вариант является самым простым для создания ветряка своими руками.

Изготовление из асинхронного двигателя

Генератор для ветряка также можно сделать благодаря переделке асинхронного двигателя. Для этого требуется или переточить ротор на размер неомагнитов, или сделать его своими руками. Переточка родного ротора предполагает еще и использование стальной гильзы, которая бы замыкала магнитное поле. По этой причине нужно учитывать и ее толщину. Можно использовать как круглые, так и квадратные магниты. Последний вариант более эффективный по причине возможности установить их с большей плотностью.

Вследствие неизбежного залипания ротора, клеить неомагниты нужно с небольшим скосом. Смещение требуется делать по принципу зуб + паз. Делая генератор своими руками нужно также перематывать катушки. Причиной тому является использование обмотки из тонкого провода, который не рассчитан на большие напряжения и ампераж. Если используются низкооборотные двигатели, то перематывать их под генератор не требуется, так как у них уже используется хороший, толстый провод.

Перематывать двигатели под генераторы своими руками несложно, но рекомендуется доверить данную работу электрикам. Это позволит избежать ошибок и при этом ветряки из асинхронников получаются значительно эффективнее.


Решение оборудовать ветровые установки мультипликатором позволяет не перематывать двигатель. Также можно поставить небольшой электромагнит для самовозбуждения. Его запитка производится за счет самого вращения ветряка, а чтобы он не потреблял электричество с аккумулятора устанавливается в цепь мощный диод.

В конце хотелось бы сказать, что сделать самодельный генератор для своего ветряка довольно просто. И для этого не требуется особых знаний. Нужно запастись терпением и готовностью проводить опыты. Но при этом следует помнить о технике безопасности, так как электрогенераторы могут вырабатывать большие токи.

С древних времен и до сегодняшнего дня человечество пытается найти альтернативные источники энергии. Но, несмотря на прогресс в абсолютно всех без исключения отраслях промышленности и регулярное внедрение в производство инновационных способов получения мощности, самыми надежными и распространенными по-прежнему остаются природные ресурсы — вода, ветер и пр. И если с монтажом гидроэлектростанции у рядового потребителя могут возникнуть проблемы, то оборудовать такой механизм, как ветряк для частного дома, в состоянии практически каждый хозяин. Именно об этом устройстве, его технических характеристиках, видах и особенностях монтажа далее пойдет речь.

Что собой представляет ветряной генератор?

Такой механизм представляет собой изделие, основное назначение которого заключается в преобразовании энергии ветра в электрическое напряжение. Подобными приборами, которые среди потребителей именуются ветряками, пользовались еще на заре нашей эры, только форма их, безусловно, была иной. Сегодня такое устройство значительно усовершенствовалось.

Основной ресурс для такого механизма — это ветер. Исходя из проводимых наблюдений, основывающихся на его скорости и плотности, специалисты выясняют, какой именно должна быть высота для размещения этого прибора, каким количеством лопастей он должен обладать и пр. Генераторы для ветрякапроизводятся на специализированных предприятиях, однако многие хозяева предпочитают изготавливать такой механизм своими силами при помощи подручных средств. Но прежде чем говорить об особенностях этого процесса, следует выяснить, каким образом функционирует такой механизм.

Принцип работы самодельного ветряка

Очень похожей на систему этого генератора является знакомая всем турбина самолета. Главное отличие — у ветряка вращение лопастей происходит не за счет работы мощного двигателя. В основе функционирования лежит свободная энергия ветра, которая поглощается и впоследствии преобразуется в нужное хозяевам электричество.

Как правило, форма лопастей подбирается такая, чтобы любое, даже малейшее дуновение было ощутимым, а механизм сразу же на него реагировал. Несмотря на то что скорость вращения часто кажется низкой, малые шестерни крутятся гораздо быстрее больших, что не всегда заметно на первый взгляд. Работая таким образом, механизм прекрасно справляется с разгоном лопастей и энергия производится в нужном объеме.

Основные достоинства ветряных генераторов

К неоспоримым преимуществам подобных изделий можно отнести следующие:

Экологическая безопасность. Ветряк для частного дома никак не влияет на состояние атмосферы и не выделяет в воздух никаких вредных выхлопов и газов, поскольку топлива для его функционирования не требуется;

Как становится понятно, этот механизм очень выгоден с экономической точки зрения, так как тратиться на горючее не придется. Все расходы будут связаны лишь с монтажом структурных частей ветряка, и в частности его генератора.


Однако у такого функционального устройства все же есть и некоторые отрицательные характеристики, о которых нельзя не упомянуть.

Недостатки ветряков

Главный минус изделия — неспособность управлять скоростью его работы, что объясняет постоянную разницу в объеме производимой энергии. Говоря проще, при отсутствии ветра возникает неизбежная необходимость использовать иной источник, функционирующий уже на каком-либо топливе.

Кроме того, с точки зрения эргономичности подобные установки не очень удобны, поскольку они занимают много места. К тому же для максимального эффекта размещать их лучше всего на возвышенности, а не на равнинной местности.


Монтируя вертикальный ветряк, крайне важно согласовать его установку с соседями, так как встречаются случаи, когда этот механизм выступает серьезной помехой для телевизионных антенн, а уровень шума порой бывает слишком высоким.

Устройство горизонтального ветрогенератора

Различие между двумя вышеупомянутыми видами этих механизмов заключается в расположении оси. Горизонтальный вариант является более распространенным для обеспечения электричеством небольших построек частного типа и состоит из следующих структурных компонентов:

  1. Роторный вал.
  2. Коробка передач.
  3. Непосредственно генератор.
  4. Система тормозов.


Перед тем как сделать ветряк, следует четко уяснить, что лопасти такого изделия должны изготавливаться из прочного металла, способного выдержать воздействия непогоды. Благодаря коробке передач весь механизм функционирует надежно. Для предотвращения непредвиденных ситуаций допускается монтаж дополнительного мотора, способного вырабатывать электрическую энергию.

Функционирование вертикального ветряка

Эта система оснащена роторным валом, расположенным уже не горизонтально, а прямо. Основное достоинство такой конструкции заключается в том, что свободная энергия, получаемая из воздуха, производится вне зависимости от какой-то конкретной Кроме того, совершенно необязательно монтировать подобный механизм на открытом участке, его в отличие от горизонтального образца можно установить внутри постройки.


Функционируют генераторы для ветряка, оборудованного вертикально, очень просто. Поступающая энергия преобразуется в электричество за счет вращающихся лопастей, которые, в свою очередь, работают благодаря роторному валу. При этом получаемое напряжение всегда можно не просто направить в жилое помещение, но и подвести к конкретному оборудованию или прибору.

Материалы для сборки ветрогенератора

Комплектация такого самодельного устройства не включает каких-либо деталей, которые трудно достать, как правило, все элементы есть в свободном доступе на рынке или в хозяйстве. Так, монтируется механизм при помощи следующих материалов:

  • для ветряка 12 V;
  • обычный аккумулятор той же мощности;
  • посуда, изготовленная из алюминия или нержавеющей стали, например, ведро или большая кастрюля;
  • реле автомобиля;
  • выключатель в виде кнопки;
  • специальный прибор для измерения напряжения — вольтметр;
  • провода нужной длины;
  • технические инструменты — дрель, отвертка, кусачки;
  • крепежные элементы в виде гаек, болтов и шайб.

Имея в наличии все вышеперечисленные материалы, можно начинать собирать горизонтальный или вертикальный ветряк.

Процесс изготовления

Если лопасти прибора будут изготавливаться из ведра, то его следует разделить на 4 части, соблюдая пропорции будущих деталей, а затем, не доходя до конца, вырезать элементы специальными ножницами, предназначенными для металла.

На дне и на шкиве необходимо разметить и просверлить отверстия для крепежа болтов. Важно, чтобы полученные проемы располагались симметрично друг другу, иначе, вращаясь, ветряк может крениться.


После этого лопасти следует немного отогнуть. Генераторы для ветряка могут крутиться в разные стороны, поэтому здесь следует учитывать, в каком направлении он движется, чтобы сместить в эту сторону металлические части. Угол сгиба напрямую влияет на скорость вращения.

Крепление ведра с подготовленными лопастями к шкиву осуществляется посредством болтов.

Далее к системе подключается генератор. Правильно совместив все провода, можно добиться бесперебойной работы оборудования и обеспечить электричеством не только жилые помещения, но и дополнительные коммуникации наподобие охранной сигнализации, видеонаблюдения и пр.

Существуют и другие варианты сборки, где используются совершенно иные детали, одна из которых — магнит для генератора ветряка. Но изделие, изготовленное из автомобильного аккумулятора, является самым простым в монтаже и эксплуатации.

Как защитить ветрогенератор от урагана?

Бывают случаи, когда применение такого устройства является крайне нежелательным. В особенности это касается тех ситуаций, когда скорость порывов ветра превышает показатель в 8-9 м/с. В этом случае самодельное изделие нуждается в определенной защите.

Во время непогоды генераторы для ветряка лучше всего укрывать боковой лопатой. Такой механизм заслужил широкую популярность среди потребителей во многом благодаря простоте своего устройства. Монтируется эта лопата из стандартной профильной трубы, имеющей сечение 20x40x2,5 мм и обычного листа стали, толщина которого не должна превышать 1-2 мм.

Пружиной, удерживающей подобный элемент, может стать любой материал, изготовленный из углеродистой стали и обработанный цинком.


Установив такое защитное средство, можно быть спокойным за целостность генератора, так как даже самый сильный ветер не сможет нанести ему никаких механических повреждений. Касается это и всей конструкции изделия.

Правильный уход за самодельным ветряком

Для того чтобы созданное в домашних условиях оборудование функционировало нормально, следует руководствоваться следующими рекомендациями по его эксплуатации:

  1. Спустя несколько недель после первого запуска ветрогенератор необходимо опустить и проверить надежность всех креплений.
  2. Все структурные части генератора не реже двух раз в год обязательно нужно смазывать маслом.
  3. Заметив, что лопасти вращаются криво или постоянно дрожат, ветряк следует незамедлительно опустить и сразу устранить все неисправности.
  4. Щетки приемника тока следует проверять не реже одного раза в год. Это позволит избежать возможных неприятностей, связанный с замыканием в сети.
  5. Покраску структурных частей всего механизма можно выполнять один раз примерно в 2-3 года.

Таким образом, можно с уверенностью сказать, что гораздо проще и дешевле эксплуатировать именно самодельные ветряки. Генераторы, цены на которые являются весьма немаленькими, лучше всего изготавливать вручную, нежели приобретать дорогостоящее заводское оборудование. Важно лишь соблюсти все условности сборки, и тогда полученное устройство будет работать долго и надежно.

Мощная стационарная ветроэлектростанция своими руками — конструкция и чертежи » Полезные самоделки


Последний год целые города остаются без света. Вообще-то сия проблема социальная. Но, не имея возможности влиять на общественные процессы, многие читатели хотят решить ее чисто техническим путем. Письма с просьбой прислать чертежи ветроэлектростанции (ВЭС) поступают к нам каждый месяц.

Не следует думать, что достаточно насадить пропеллер на вал генератора — и ветряная электростанция готова! Скорость ветра очень непостоянна. Потому скорость вращения вала генератора будет меняться по много раз на день. Вслед за ней станет изменяться и напряжение, частота тока.

Согласно стандартам напряжение подаваемого в наши дома переменного тока в 220 В выдерживается с точностью плюс десять — минус пятнадцать процентов. А точность частоты в 50 Гц и того выше — одна десятая процента. Получить от ВЭС ток такого качества крайне трудно. 

Однако всегда ли оно необходимо? Все зависит от подключаемого электроприбора. Например, для компьютера или телевизора строгое соблюдение всех параметров абсолютно необходимо. Для электронагревательных приборов частота почти безразлична. При понижении напряжения в 1,5 раза некоторые из них, например утюг или электрокамин, сохраняют работоспособность. Лампа накаливания при уменьшении напряжения в 1,5 раза уменьшает свой световой поток в 4,3 раза. Но нет худа без добра, срок службы возрастает в 38 раз!


По сообщениям наших корреспондентов из «горячих точек», где отключение электроэнергии длилось месяцами, появились простейшие любительские ВЭС на основе пропеллера диаметром около двух метров, соединенного ременной передачей с велосипедным генератором. 

Нередко их устанавливали на балконах городских домов. Такие электростанции больше служили поднятию морального духа, чем каким-либо практическим целям. Цель данной статьи — изложить общие принципы, которые можно было бы положить в основу при самостоятельном изготовлении небольшой, достаточно эффективной ВЭС.


До революции Россия была на первом месте в мире по использованию энергии ветра. Общая мощность наших ветроэнергетических установок (в основном это были мельницы и насосные станции) достигала 1,2 миллиона кВт. В США к 1945 году общая мощность ветродвигателей достигла 6 миллионов кВт, причем среди них преобладали электростанции, впоследствии цены на нефть резко снизились, и интерес к ветроэнергетике везде резко упал. Сегодня общая мощность ветросиловых установок всего мира ниже, чем в дореволюционной России.

Однако возросли цены на нефть. Катастрофических размеров достигло вызванное сжиганием топлива загрязнение среды, и вновь возник интерес к энергии ветра. И нашей стране на территории Калмыкии создан комплекс ветроэлектростанций мощностью около 1000 кВт каждая. Это огромные сооружения с высокими башнями, увенчанные стометровыми роторами.


ВЭС, способная дать свет и тепло дому для 1 семьи. Это сооружение высотой 10 — 15 метров, с ротором диаметром 5 — 7 метров и мощностью около 10 кВт. Она оснащена системами автоматического поддержания параметров тока, батареей аккумуляторов и резервной дизельной электростанцией на случай длительного бездействия. За рубежом такие установки выпускаются в массовом масштабе и стоят не дороже автомобиля.

Прекрасные ВЭС мощностью до 250 Вт были разработаны в нашей стране еще в довоенное время (рис. 3). При массовом производстве они были бы не дороже мопеда и вполне доступны для самостоятельного изготовления. Чертежи одной из таких установок, ВИСХОМ Д-1,5 с максимальной мощностью 120 Вт, нам удалось найти в старой литературе. Она настолько проста, что ее можно сделать в школьных мастерских.


Во все времена стремились добиться постоянства скорости вращения ветряка. В начале XX века ветроэнергетика значительно продвинулась в своем развитии за счет идей, взятых М авиации.

Так, например, появился винт переменного шага с поворотом лопастей относительно продольной оси. На ветродвигателе Д-1,5 для поворота лопастей служили специальные грузики (рис. 1). При вращении ротора на них возникал гироскопический эффект, стремящийся развернуть лопасть вдоль потока. Но на оси лопасти была еще и пружина, которая при этом закручивалась, препятствуя повороту. При определен ном подборе массы грузиков за счет противоборства сил инерции и упругости пружины удавалось поддерживать скорость вращения ротора с точностью до 6% при изменении скорости ветра от 4 до 12 м/с.


Однако винт переменного шага дорог и сложен. Его применение на маломощных ветродвигателях экономически не оправдывалось.

Наиболее дешевые ветряки оснащались деревянным винтом постоянного шага. Поддержание постоянства скорости осуществлялось при помощи «лопаты» (рис. 2). Она стремилась развернуть плоскость вращения винта по ветру, что уменьшало скорость вращения. Хвост же ветродвигателя, напротив, ставил плоскость вращения винта перпендикулярно ветру, чем достигалось ее увеличение. Регулирование опять-таки достигалось в результате противоборства этих двух сил. Однако без введения дополнительных сложных устройств качество регулирования получалось невысоким. Сегодня подобное регулирование осуществляется с помощью электроники.

Поддерживая постоянство скорости вращения, можно получать стабильное напряжение и частоту тока. Мощность же, развиваемая генератором, по-прежнему зависит от скорости ветра. Например, ветродвигатель Д-1,5 при скорости 4 м/с развивал мощность на клеммах генератора 2,5 Вт; при 5 м/с — 13 Вт; при 7 м/с — 60 и начиная с 8 и более м/с — 109 Вт. Поэтому без применения аккумуляторных батарей, сглаживающих эту неравномерность получаемой мощности, пользоваться ветряными электростанциями трудно.

 

Среднегодовая выработка энергии зависит от средней скорости ветра в данной местности. Там, где часто дуют сильные

ветры, а значит, могут прекрасно работать ветряки, например 1 Калмыцких степях, людей не так уж много. В обжитых же местностях либо дуют слабые ветры, либо сильный ветер час. Но сменяет безветрие. Поэтому ветряная электростанция Д-1,5 в местности со средней скоростью ветра 4 м/с выдает за год 191 кВт/ч. А при среднегодовой скорости ветра 7 м/с — 548 кВт/ч в год.

Учтем, что КПД электрогенератора малой мощности в те годы не превышал 50 %. Таким же низким был и КПД зарядно-разрядного цикла тогдашних аккумуляторов. Таким образом, потребитель получал лишь четвертую часть энергии от лопастей ветродвигателя. Сегодня эффективность подобной электростанции была бы в два раза выше.

Есть смысл сравнить ее с небольшими бензиновыми электростанциями. Обычно они расходуют около 400 г бензина на кВт/ч. Получается, что крохотная ветроэлектрическая станция довоенного образца экономит от 100 до 300 л бензина в год, а ее современное исполнение в два раза больше.

Ветроэлектростанция Д-1,5 крепилась на верхушке обычного зарытого в землю деревянного столба, применяемого для прокладки сельских линий электропередачи. Она состояла из автомобильного электрогенератора постоянного тока с двухлопастным пропеллером на валу. Он вращался со скоростью 900 — 1200 об/мин. Сам генератор был снабжен хвостом и мог свободно поворачиваться на оси под действием ветра. Общее представление о креплении головки ветродвигателя к оси дает рисунок 4. Конструкция это-го узла может быть и иной, более соответствующей вашим возможностям.

Важнейшая деталь двигателя — воздушный винт. От  его изготовления зависит вся работа электростанции (рис.5, 6). Чертеж лопасти винта взят из старого пособия. Заготовка ее состоит из 2 — 3 слоев толстой фанеры, склеенных казеиновым клеем. Готовая лопасть должна быть тщательно отлакирована и отполирована.

На рисунке 7 втулка винта с механизмом изменения шага. Его вам придется конструировать самостоятельно, приведя в соответствие с размерами современных шарикоподшипников и диаметром вала выбранного вами генератора. Поворот лопасти осуществлялся под действием инерционных сил, возникавших на поперечной стальной штанге (длина — 150, диаметр — 8 мм). На рисунке 8 — пружина регулирования, длина заготовки — 1175 мм, число витков — 14.

Сегодня опыт создания ветродвигателей утерян. Людей, практически знакомых с ними, почти нет. Опыт вам придется нарабатывать с нуля. На наш взгляд, целесообразно вначале изготовить винт постоянного шага, регулировку производить при помощи лопаты. Ее размеры следует подобрать экспериментально.

Электрогенератор, систему регулирования и аккумуляторную батарею можно взять от легкового автомобиля. В этом случае освещение дома можно производить с помощью автомобильных ламп накаливания. Но более целесообразно применить люминесцентные лампы, питаемые от постоянного тока по специальной схеме.

Как видите, заставить ветер освещать дом не так уж просто. Бог вам в помощь!

Ветряная электростанция своими руками — Студопедия

ЭНЕРГИЯ ВЕТРА СВОИМИ РУКАМИ.

Ветряная электростанция своими руками

«Пробовали вы запрячь ветер, чтобы заставить его работать на себя! Ведь энергия ветра — одна из самых дешевых и легкодоступных! Я не предлагаю строить ветряные мельницы, как это делали в старину, или сложный современный ветродвигатель. А вот построить ветроустановку для выработки электроэнергии, пусть небольшую, маломощную, думаю, сможет каждая семья, живущая в сельской местности, каждая школа.

Энергии, выработанной ветроустановкой, хватит, чтобы включить насос для поливки огорода или сада, чтобы осветить дом или класс. И если хотя бы в каждом пятом доме будет работать своя бесплатная мини — ветроэлектростанция, представляете, сколько сэкономленных киловатт-часов лягут в «энергетическую копилку» нашей страны!»

Вместе с папой Сережа собирается этим летом построить около дома такую ветроэлектростанцию. В письме он прислал эскизы своей будущей установки. Мы показали их инженеру Вячеславу Николаевичу Шумееву, он внимательно изучил эскизы, доработал и теперь предлагает их на суд читателей.


Сережа Курнев использовал известную еще в давние времена схему ветроустановки с самовращающимся барабаном.

Устройство представляет собой две половинки полого цилиндра, которые после его разрезки раздвигались в стороны от общей оси (см. рис. 1А). Образовавшееся тело обладало ярко выраженной аэродинамической несимметричностью. Набегающий поперек его оси поток воздуха как бы соскальзывал с выпуклой стороны одного полуцилиндра. Зато другой, обращенный к ветру своеобразным карманом, оказывал значительное сопротивление. Барабан поворачивался, полуцилиндры менялись местами всё быстрее и быстрее, и вертушка таким образом быстро раскручивалась.

Вот этот принцип, возможно и не зная о нем, и взял за основу своей будущей ветроэлектростанции Сережа Курнев.

Подобная схема выгодно отличается от ветроустановки с пропеллерной вертушкой. Во-первых, она не требует при изготовлении большой точности и дает широкий выбор применяемых материалов. Во-вторых, она компактна.

Судите сами. Мощность генератора, приводимого в действие барабаном диаметром всего около метра, будет такой же, как при использовании трехлопастного пропеллера диаметром 2,5 м! И если пропеллерную вертушку нужно устанавливать на высокой штанге или на крыше дома (этого требует техника безопасности), то вертушку-барабан можно ставить прямо на земле, под навесом. Есть у барабана и еще ряд достоинств: большой крутящий момент при малых оборотах (значит, можно обойтись либо совсем без редуктора, либо использовать простейший одноступенчатый), отсутствие щеточного токосьемного механизма.


Сережа предлагает двухлопастный барабан, мы же советуем увеличить количество лопастей до четырех (рис. 1Б). Тяговые характеристики такой установки значительно улучшатся.

Итак, начнем с изготовления барабана (рис. 2). Лопасти можно сделать из фанеры, кровельного железа, дюралюминиевого листа или листового пластика подходящих размеров. В любом варианте старайтесь избегать излишне толстых заготовок — ротор должен быть легким. Это уменьшит трение в подшипниках, а значит, барабан будет легче раскручиваться ветром.

На рисунке 3:
1 — резистор;
2 — обмотка статора генератора;
3 — ротор генератора;
4 — регулятор напряжения;
5 — реле обратного тока;
6 — амперметр;
7 — аккумулятор;
8 — предохранитель;
9 — выключатель.

Если вы воспользуетесь кровельным железом, вертикальные края лопастей усильте, подложив под отбортовку металлический пруток диаметром 5-6 мм. Если вы решили сделать детали вертушки из фанеры (ее толщина должна быть 5-6 мм), не забудьте пропитать заготовки горячей олифой. Щеки барабана можно изготовить из древесины, пластмассы или легкого металла. Собирая барабан, не забудьте промазать места стыков густой масляной краской.


Крестовины, соединяющие отдельные лопасти в ротор, лучше сварить или склепать из стальных полос сечением 5×60 мм. Можно использовать и древесину: толщина заготовки не менее 25 мм, ширина — 80 мм.

Ось для вертушки проще всего сделать из двухметрового отрезка стальной трубы с внешним диаметром около 30 мм. Перед тем как подбирать заготовку для оси, найдите два шарикоподшипника, желательно новые. Согласовав размеры трубы и подшипников, вы избавите себя от лишней работы по подгонке трубы к внутренним обоймам подшипников. Стальные крестовины ротора привариваются к оси, деревянные крепятся эпоксидным клеем и стальными штифтами диаметром 5- 6 мм, проходящими одновременно через каждую крестовину и трубу. Лопасти смонтируйте на болтах М12. Внимательно проверьте расстояния от лопастей до оси: они должны быть одинаковыми — 140-150 мм. Собрав барабан, снова покройте стыки деталей густой масляной краской.

Главный элемент установки готов, остаётся изготовить станину, сварив или склепав ее из металлического уголка (годится и деревянный вариант). На готовую станину установите шарикоподшипники. Проследите, чтобы не было перекоса, иначе ротор не сможет легко вращаться. Все детали установки дважды покройте масляной краской, на нижнем конце оси закрепите набор шкивов различного диаметра. Перекинутый через шкив вертушки ремень соедините с генератором электрического тока, например автомобильным. Построенный образец ветросиловой установки при скорости ветра 9-10 м/с сможет обеспечить мощность, передаваемую на генератор, равную 800 Вт.

Ну а если стоит безветренная погода или ветер слишком слаб, чтобы девать необходимую электроэнергию? Перебоев в выработке электричества не будет, если воспользоваться накопителем энергии — аккумулятором. Ветер есть — пускайте электричество напрямую к потребителю, ветра нет — включайте заряженные от ветроустановки аккумуляторы. На рисунке 3 мы показали схематическое устройство электрической цепи такой ветроустановки.

Если ветряк будет использоваться для поливки огорода или сада, его нужно смонтировать прямо над источником воды.

А теперь задание. Подумайте, ребята, как приспособить ветроустановку, о которой мы рассказали, для геологов, альпинистов, передвижных ремонтных и строительных бригад, для пастухов на далеких пастбищах.

ЮТ 1983 №5, В. ШУМЕЕВ, инженер, Рисунки А. МАТРОСОВА

=================

Ветродвигатель для ветряка

предлагаемая конструкция позволяет увеличить ветроэффективность ветродвигателя почти в 3,2 раза в сравнении с классической и довести ее до величины 0,65-0,75.


Новые возможности использования ветроэнергетики

использование нового способа управления работой ветроэнергетической установки и ее конструкция позволят повысить КПД турбинного колеса за счет более полной отдачи потоками воздуха своей энергии, увеличить площади захвата фронта воздушных потоков от 2 до 10 раз, уменьшить размеры турбинного колеса и увеличить частоту его вращения, уменьшить динамическую нагруженность конструкции в результате снижения массы и габаритов вращающихся частей в несколько раз, уменьшить капитальные затраты на производство и установку энергосиловых агрегатов в промышленности и частном секторе.

16. Статья: «Ветроэлектростанция-малютка», в формате DJVU, 137 Кб, скачать;

17. Статья: «Ветер… отапливает дом», в формате DJVU, 272 Кб, скачать;

18. Статья: «Бесконечный водоподъемник» в формате DJVU, 1,78 Мб, скачать;

19. Статья: «Ветровая «ромашка» (водокачка), в формате PDF, 1,87 Мб, скачать;

20. Статья: «Поливает ветер» (водокачка), в формате PDF, 1,6 Мб, скачать;

21. Статья: «Парусный… ветряк», в формате DJVU, 206 Кб, скачать;

22. Статья: «Электростанция едет с вами», в формате DJVU, 148 Кб, скачать;

23. Статья: «За помощью к ветру», в формате DJVU, 111 Кб, скачать;

24. Статья: «Электрический ветряк», в формате DJVU, 68,7 Кб, скачать;

25. Статья: «Пусть работает ветер», в формате DJVU, 181 Кб, скачать;

26. Статья: «Электростанция в рюкзаке», в формате DJVU, 100 Кб, скачать;

27. Статьи: «Ветряк — автомат» и «Ротор закрутится быстрее», в формате DJVU, 173 Кб, скачать;

28. Статьи: «Всякий ли ветер… ветер?» и «Светлячок» (ветрогенератор), в формате DJVU, 446 Кб, скачать;

29. Статья: «Ветер — помощник», в формате DJVU, 133 Кб, скачать;

30. Статья: «Электростанция в рюкзаке», в формате DJVU, 82 Кб, скачать;

31. Статья: «Лишь бы ветер дул», в формате Word, 94,5 Кб, скачать;

32. Статья: «Ветряной двигатель для обогрева теплиц и жилья», в формате DJVU, 105 Кб, скачать;

33. Статья: «Ветроэлектростанция», в формате Word, 167 Кб, скачать;

34. Статья: «Ветряная электростанция на базе асинхронного электродвигателя», в формате PDF, 146 Кб, скачать;

35. Статья: «Ветроэнергетические установки», в формате PDF, 743 Кб, скачать;

36. Статья: «Домашняя ветроэнергетика: уроки зимы», в формате PDF, 142 Кб, скачать;

37. Статья: «Ветродвигатель ВИМ Д-1,2», в формате DJVU, 331 Кб, скачать.

БЫСТРЫЕ КОММЕНТАРИИ (4)

ВИДЕО ПО ТЕМЕ. :  

От редакции Здравомыслия :  

Мини-гидроэлектростанция

Ни для кого не секрет,что углеводороды и их производные как источник энергии в ближайшем будущем исчерпают себя. Это связано,в первую очередь, с истощением запасов нефти по всему миру,а во-вторых — негативными экологическими последствиями их применения. Все возрастающие потребности в энергии заставляют человечество искать альтернативные источники,создавать автономные энергоустановки. Это и гидроэлектростанции,и ветряки,солнечные батареи,биогазовые установки. Их конструкции постоянно совершенствуются с целью повышения их КПД,который,к сожалению,и без того очень мал.

Наиболее универсальным источником энергии является вода и ветер. Это и натолкнуло одного из «кулибиных» наших дней использовать воду как источник энергии для районов,удаленных от централизованных пунктов энергоснабжения.И идея-то — проста,а поэтому и гениальна.Не надо строить огромные станции,поворачивать русла рек, тратить огромные средства. Для осуществления ее нужно всего лишь наличие реки и приложить руки.

В основе идеи лежит общеизвестный принцип — преобразование энергии движения водных масс в электрическую,путем соединения нескольких приводов.Вариантов конструкции может быть великое множество.В данном примере рассмотрим один из наиболее оптимальных вариантов.


По обоим берегам реки ставятся небольшие опоры О1 и О2,на которых на валах крепятся шестерни. Так же на валу одной (двух) шестерней крепится еще одна для передачи вращательного движения через клиноременную передачу на магнето.Между шестернями натягивается гибкая цепь,на которую под углом 45 градусов к потоку ставятся лопатки При движении воды происходит перемещении лопаток перпендикулярно потоку,что вызывает вращательное движение шестеренок и вала магнето,которое собственно и вырабатывает электричество. Кроме того,при использовании подобной конструкции обнаружился весьма хороший,но не объяснимый пока эффект:скорость потока воды за лопатками увеличивается. Таким образом,поставив подобные установки по течению воды каскадом (одна за другой), произойдет последовательное увеличение скорости потока воды и увеличение количества вырабатываемой энергии.

Кроме того,несколько измененный вариант конструкции может быть применен в зимнее время,когда верхний слой реки покрыт льдом.

Автор:Карнышов Д.В.

От редакции Здравомыслия :  

Походная ветряная электростанция

Карманный фонарик стал предметом снаряжения каждого туриста. Да вот беда — энергию батареек приходится экономить. Но ведь можно взять с собой электростанцию. Весит она столько же сколько батарейка на 4, 5 вольт, да и места в рюкзаке займет не на много больше. Электрогенератор нашей электростанции — практически любой микроэлектродвигатель постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов, а источник энергии — ветер. Принцип ее действия показан на рис. 1. генератор тока с пропеллером укреплен на шесте. От генератора идут провода к лампочке. Пропеллер автоматически следит за ветром с помощью флюгера. Задача в том, как сделать электростанцию максимально простой и легкой. Нужно так же чтобы она легко разбиралась на части, а основные узлы можно было бы отремонтировать или сделать заново из подручных средств прямо в походе. Начнем с генератора. Самая миниатюрная электростанция получится если использовать микроэлектродвигатель типа КМ У111-а-38, которые выпускаются в Германии. А если есть ПД-3 то электростанция получится наиболее мощной. Размеры основных двигателей вы можете видеть на рис. 2. для вращения генератора нужен пропеллер, который можно легко снимать с вала генератора или со складывающимися лопастями. снимающийся пропеллер изображен на рис. 3. Он изготавливается из белой жести.


В центре впаивается бобышка. В ней сверлится отверстие и нарезается резьба под винт. Угол наклона лопастей около 30 0. Число лопастей от 8 до 12. наиболее простая конструкция со складными лопастями показана на рис. 4. Лопасти изготовлены из пружинной проволоки марки ОВС диаметром 1-1,5 мм и обернуты фольгой. Заостренные концы проволоки воткнуты в заранее проделанные отверстия в пробке. Угол наклона лопастей так же 30 0. Если вы забудете лопасти дома не отчаивайтесь — вы их легко можете выстругать из подходящего куска дерева (рис. 4а). Ветер как правило капризен и часто меняет направление, поэтому нужно изготовить флюгер. Его конструкции изображены на рис. 1 и 5. В дощечке длиной 200-300 мм сделайте паз по размерам электродвигателя. Двигатель крепится в нем проволокой. Как можно ближе к двигателю просверлите отверстие. Здесь будет установлен флюгер на шесте. К нему прикрепите хвост — носовой платок или длинную ленту. Электростанция готова. Пользоваться лампочкой можно на 1,5 в. Она будет гореть достаточно ярко даже при слабом ветре.

Журнал «Юный техник»

Ветряные электростанции для дома часть 2. Видео, фото, описание

Автор newwebpower На чтение 6 мин. Просмотров 118 Опубликовано Обновлено

В первой части статьи был проведен краткий обзор различных конструкций ветроэнергетических установок с описанием их принципа действия и зависимости мощности ветрогенератора от силы ветра.

В следующем ниже продолжении речь идет о практических аспектах применения ветровых электрогенераторов для питания домашней сети или некоторых электроприборов.

Ниже будут приведены примеры самодельных конструкций ветрогенераторов, но, как было описано в первой части, осуществление сложных проектов малой ветроэнергетики является порой непосильной задачей для начинающих мастеров.

Недостаточность знаний, навыков и инструментов, а также требования безопасности вынуждают энтузиастов ветроэнергетики обратить внимание на готовые заводские ветрогенераторы.

Рекомендации по приобретению и установке ветрогенераторов для дома

Для автономного энергоснабжения рекомендуется использовать трехлопастной ветрогенератор с высотой мачты 10 м, диаметром винта 4,5 м, скоростью вращения около 500 об/мин.Генератор синхронный многополюсный, мощностью 3 кВт с постоянными неодимовыми магнитами, аккумуляторная батарея энергоемкостью 20 кВт·час, (масса 500 кг), резервный бензиновый генератор на 2,5 кВт, и инвертор на 4,5 кВт. Такая ветровая энергетическая установка обеспечит среднее потребление электроэнергии 390 кВт·час в месяц.

Ветрогенератор мощностью 3 кВт, установленный на окраине города

Существуют много фирм и компаний, предлагающих как винты для ветрогенератора, так и ветряные электростанции для дома в сборе, включающие:

  • Электрогенератор;
  • Лопасти винта с необходимым креплением на ось электрогенератора;
  • Элементы мачты, растяжек и остального крепежа;
  • Специфичный инвертор напряжения, обладающий функцией контроля заряда аккумуляторов;
  • Кабель снижения для подключения ветрогенератора к инвертору;
  • В комплект поставки могут входить аккумуляторные батареи.
Внешний вид ветрогенератора мощностью 3 кВт

Специалисты компании могут помочь произвести все необходимые расчеты, и должны гарантировать, что домашняя ветровая электростанция будет надежно установлена и подключена. Фирмы, дорожащие своей репутацией и общественным мнением о ветроэнергетике, вообще не должны позволять владельцам осуществлять самостоятельный монтаж своих мощных ветрогенераторов, из-за высоких требований безопасности, которые описаны ниже.

Безопасность использования ветряков в домашних условиях

Несмотря на исключения потребности потребления ископаемого топлива, при добыче которого наносится вред окружающей среде, и отсутствие вредных выбросов, ветряную энергетику нельзя назвать абсолютно безвредной и безопасной по отношению к природе и человеку. Независимо от размеров лопастного винта, концы лопастей обладают большой круговой скоростью, и много птиц уже погибло за время распространения ветровых электростанций.


Большая скорость окончаний лопастей (около 100 метров в минуту) также несет угрозу человеку – в случае поломки винта ветрогенератора разлетающиеся осколки могут повредить окружающие дома и нанести существенные травмы человеческому организму. Ветрогенераторы должны быть обеспечены тормозным механизмом, которые предотвращают слишком быстрое вращение, если скорость ветра становится опасной (общепринято 25 м/с).

Существует опасность обрушения мачты и возгорания ветрогенератора с распространением вокруг горящих обломков!


Учитывая боковые нагрузки и сильные непредсказуемые порывы ветра, мачта крепления, удерживающая ветрогенератор и нависающая над крышами домов должна иметь многократный запас прочности. Также в обязательном порядке для мачты ветрогенератора требуется  молниезащита и заземление, ввиду опасности попадания молнии. Категорически запрещается устанавливать мачты мощных ветрогенераторов на крышах или стенах домов из-за опасности возникновения колебательного резонанса, который будет разрушать постройку.

Доказано, что помимо свиста, гудения и хлопков, которые издают ветроэнергетические силовые установки, при вращении винта ветрогенератора создается шум в инфразвуковом диапазоне, ниже порога слышимости человеческого уха.

Данные инфразвуки, хоть и не слышны при помощи слуха, все же ощущаются телом, а их частота близка к сейсмическим колебаниям, что вполне объяснимо вызывает инстинктивный страх и беспокойство. Длительное влияние данного шума может привести к психологическим расстройствам.


Учитывая приведенные выше доводы, ветрогенератор для дома должен отвечать всем требованиям безопасности и законодательства, которое действует в данном регионе, или стране. Даже если все требования соблюдены, для сохранения добрососедских отношений следует договориться с соседями об установке ветрогенератора на своем участке, чтобы избежать жалоб и ссор по поводу шума и нависающей угрозы.

Самодельные ветрогенераторы

Очевидно, что в условиях густонаселенного квартала города или поселка установка и использование даже лицензионного ветрогенератора может принести больше проблем, чем выгоды. Говорить о применении самодельного генератора, пусть и очень надежного, но, по мнению соседей, способного в любой момент разлететься на десятки смертельно опасных поражающих осколков, вообще не приходится.

Соседям может не понравиться установка ветрогенератора над их крышами

В условиях стоящего особняком частного дома, или где-нибудь в охотничьем домике или сторожевой постройке ситуация с нанесением вреда окружающим людям совершенно иная, поэтому пытливые мастера могут смело ставить эксперименты по собственноручному изготовлению ветрогенераторов.

В сети Интернет существует множество чертежей с описанием, как сделать тот или иной ветрогенератор, с усовершенствованиями, добавив элемент Пельтье своими руками для улучшения КПД генератора. Сложные конструкции ветроэнергетических установок большой мощности требуют наличия материалов, инструментов и мастерства для обеспечения максимальной надежности и эффективности.

Пример чертежа ветроэнергетической установки

Но небольшие заводские ветрогенераторы, мощностью около 300 Вт пользователь может собрать и установить самостоятельно, не обладая большими познаниями и навыками.

Поскольку мировым лидером производства ветровой электроэнергии является Китай, то больше всего поставок  комплектующих и разборных ветрогенераторов идет именно с этой страны. На видео показан процесс сборки и тестирования подобного ветрогенератора на 300 Вт, полученного по заказу из Китая:


Очевидно, что обеспечить дом электричеством при помощи одной только энергии ветра очень трудно и дорого. Но обладая сноровкой и изобретательностью, имея под рукой различные инструменты и материалы, можно сделать ветряной электрогенератор из имеющихся электроприборов, например, из бытового вентилятора, переделав его.

Данной мощности хватит для зарядки мобильного телефона или смартфона и для аварийного освещения, что в условиях отключения электроэнергии и отдаленности от цивилизации может иметь большое значение в различных жизненных ситуациях.


Для таких небольших объемов электроэнергии также можно сделать термоэлектрический генератор своими руками, применив модуль Пельтье, радиатор и нагреватель из корпуса блока питания, работающий на древесном топливе. Выработки электроэнергии должно хватить на зарядку мобильного телефона в полевых условиях.

Генераторы для самодельных ветряков

Одним из свойств электрогенераторов, определяющих их эффективность, является скорость перемагничивания катушек, чем выше, тем больше напряжение и ток на выходе. Большая скорость перемагничивания достигается за счет быстрого вращения вала электрогенератора при промышленной генерации электроэнергии. Но вал даже самого быстроходного ветряка вращается слишком медленно.

Увеличить обороты можно за счет повышающего редуктора, или сделать генератор для ветряка многополюсным. Это означает, что частота генерируемого тока за один оборот ротора генератора будет равна количеству полюсов. Применение мощных неодимовых магнитов позволило избавиться от применения катушек возбуждения в электрогенераторах для ветроэнергетических установок. На виде ниже показан процесс создания самодельного электрогенератора на базе неодимовых магнитов:


Аналогичная конструкция генератора для ветряка, выполненная при помощи неодимовых магнитов другим мастером:
Известно, что многие электродвигатели, у которых в конструкции есть постоянные магниты, допускают работу в режиме генерации электроэнергии.

Поэтому создание маломощного ветрогенератора из шагового двигателя, у которого также есть много полюсов, может обеспечить энергией зарядку телефона при минимуме затрат как на саму ветроэнергетическую установку, так и на изготовление генератора, как показано на видео ниже:


Ветровая электростанция своими руками — EnergoRus.com

Ветровая электростанция – это развивающаяся сфера энергетического бизнеса. Правильно использованная сила ветра может стать источником не только механической, но и электрической энергии. Если преобразование кинетической энергии в механическую знакома человеку еще с давних времен, то электрические станции стали появляться относительно недавно. Альтернативные источники энергии своими руками набирают все более весомые обороты во всем мире.



Огромным достоинством ветровой энергии является ее возобновляемость. Она не производит токсичных отходов, не требует дополнительных источников для ее добывания кроме ветряка и генератора. Она абсолютно чиста и не загрязняет окружающую среду.

Недостаток станций заключается лишь в том, что они занимают много места. Как известно, лучшие места для ветряков – это возвышенности и прибрежные зоны. Иногда они занимают территорию, которую можно было использовать в других целях. Поэтому сейчас компании пытаются вывести ветровые электростанции на новый уровень – сделать их мощнее и компактнее. Кроме того, производители пытаются придумать альтернативные места для расположения станций – например, делать плавучие станции или использовать территорию шельфов.

Ветровая электростанция своими руками

Многие хотели бы иметь ветряк дома. Но, к сожалению, на ветровые электростанции цена не для всех доступна… Однако, выход есть – создать генератор своими руками. Любой хозяин, а тем более фермер обладает навыками электрика, конструктора и инженера, ведь все в частном доме нужно делать самому. Поэтому сделать электростанцию, тем более на основе готовых чертежей и материалов – не так уж и сложно.

Даже небольшая станция мощностью в два киловатта обеспечит вас постоянным источником света в доме. Мастера предлагают соорудить ветровые генераторы для обеспечения энергией чего угодно – полива огорода, работы некоторых механизмов. Даже использование в течение пары часов в день этой установки может стать хорошей экономией для семьи.


Дата публикации: 23 октября 2012




Оставить комментарий

Вы должны быть Войти, чтобы оставлять комментарии.

Руководство по комплектам DIY ветряных турбин

Здесь, в Solar-Us-Shop, мы не дискриминируем любой выбор энергии, если он является возобновляемым. Хотя солнечная энергия является нашим именем (и всегда в наших сердцах), мы полностью поддерживаем быстрый рост ветроэнергетики в Соединенных Штатах.

Конечно, мы не все можем быть Центром ветроэнергетики Альта, крупнейшей ветроэнергетической станцией в стране. Вместо этого поселенцы, экспериментаторы, скупщики и энтузиасты возобновляемой энергии имеют возможность использовать энергию ветра с помощью набора для ветряных турбин своими руками.

В этой статье мы разберем логистику, стоимость и особенности современных комплектов ветряных турбин своими руками, прежде чем рекомендовать несколько продуктов для мелкомасштабного производства возобновляемой энергии.

Если вы не можете найти здесь то, что ищете, обязательно прочтите наш FAQ по набору ветряных турбин.

Рекомендации по комплекту ветряных турбин своими руками

Хорошо, приступим! При оценке возможности сборки ветряной турбины своими руками нужно многое учитывать.В то время как массивные ветряные турбины на полях по всей стране строятся и обслуживаются лицензированными специалистами, комплекты ветряных турбин, сделанные своими руками, предоставляют энергию ветра в руки людей во всем мире.

Можете ли вы построить свой собственный ветряк?

Да, можно построить свой собственный ветряк. Однако, если у вас нет большого опыта работы с электрикой, мы не рекомендуем это делать. Хотя истинное определение «сделай сам» в значительной степени зависит от личной самодостаточности, большинство комплектов для ветроэнергетики, сделанных своими руками, включают турбину собственного производства.Это жизненно важно для безопасности и долговечности вашей системы возобновляемых источников энергии.

Могу ли я поставить на крышу небольшую ветряную турбину?

Хотя это технически возможно (и обычно законно) в большинстве регионов, обычно не рекомендуется устанавливать небольшую ветряную турбину на крыше. Во время работы ветряные турбины вибрируют, что может вызвать чрезмерный шум и даже повредить крышу и конструкцию под ней. По этой причине мы рекомендуем устанавливать ветряную турбину на опоре или на земле, отдельно от других зданий.

Какой размер ветряной турбины вам нужен, чтобы привести дом в действие?

Чтобы удовлетворить потребность в электроэнергии для дома, ветряная турбина должна иметь мощность от 5 до 15 кВт. Эти турбины не должны устанавливаться любителями, так как они очень большие, мощные и потенциально опасные.

С другой стороны, многие комплекты ветряных турбин, сделанных своими руками, не предназначены для полного удовлетворения потребностей дома в электроэнергии. Небольшие комплекты можно использовать в автономных системах для питания освещения, вентиляторов и других устройств, подключенных к хранилищу.

Стоимость комплекта ветряной турбины «сделай сам»

Хорошо, давай поговорим о долларах и центах. Стоимость комплекта ветряных турбин своими руками включает в себя детали, транспортировку и рабочую силу, связанные с установкой. Если вы действительно решите сделать это самостоятельно, затраты на рабочую силу снижаются, однако следующие расходы будут неизбежны:

  • Стоимость турбины
  • Стоимость АКБ
  • Электропроводка (иногда в комплекте с турбиной или аккумулятором)
  • Монтажное оборудование
  • И инвертор (только для питания переменного тока)

Сколько стоит ветряная турбина?

Небольшие автономные ветряные турбины обычно стоят от 1000 до 4000 долларов, в зависимости от мощности.Ветряные турбины, сделанные своими руками, не предназначены для покрытия всей потребности в электроэнергии стандартного дома, а гораздо более крупные ветряные турбины могут стоить 10 000 долларов и более.

Сколько стоит установить ветряк дома?

Если вы планируете производить установку самостоятельно, затраты на установку ветряной турбины равны только стоимости монтажных материалов и проводки. Однако установки большой мощности требуют профессиональной помощи, дорогостоящего транспорта и разрешительных сборов, которые могут составить общую стоимость проекта, превышающую 50 000 долларов.

Стоит ли домашняя ветряная турбина?

Во многих случаях домашняя ветряная турбина того стоит. Если у вас есть магазин или микросеть на своей территории, ветряные турбины своими руками — отличный способ внедрить экологически чистую энергию без оплаты счетов за электроэнергию.

Большие домашние ветряные турбины, хотя и являются дорогостоящими с самого начала, часто окупаются за счет связанных с ними затрат на произведенную энергию. Узнайте больше о преимуществах личной ветроэнергетики.

Установка комплекта ветряной турбины своими руками

Благодаря современным удобным технологиям и бесконечному количеству ресурсов в Интернете, никогда не было так просто установить свой собственный комплект ветряных турбин своими руками.Премиум-продукты, которые ценят свой вес с точки зрения потенциала зеленой энергии, обычно поставляются с подробными инструкциями по установке и подключению вашей турбины.

Чтобы получить хорошее представление о том, с чем вы будете работать, ознакомьтесь с нашими наборами самодельных башен и креплений для ветряных турбин. Эти простые системы отлично подходят для установки ветряной турбины на вашей собственности (или на лодке), не занимая слишком много места и не добавляя ненужных расходов.

Вам нужно разрешение на строительство ветряной турбины?

Требования к планированию ветряных турбин и разрешениям сильно различаются в разных регионах США.Если вас интересует большая ветряная турбина, скорее всего, потребуется разрешение на строительство, а также множество потенциальных проблем с зонированием.

Небольшие ветряные турбины, сделанные своими руками, как правило, более способны «пролететь незаметно», если вы не собираетесь существенно изменять свойство или пытаться подключиться к электросети. Конечно, всегда полезно проверить местное ТСЖ или земельный офис, прежде чем вкладывать средства в ветряную турбину.

Могу ли я установить ветряную турбину на заднем дворе?

Да, в некоторых районах США вы можете установить ветряную турбину у себя на заднем дворе.Также можно объединить ветряную турбину с фотоэлектрической солнечной системой или другим существующим производством зеленой энергии на вашей собственности. Как мы уже упоминали выше, в некоторых жилых районах могут быть ограничения по высоте и мощности ветряных турбин.

Лучшие ветряные турбины для DIY-наборов

Готовы начать производство энергии ветра? Если вы специально хотите установить ветряную турбину на свое судно, ознакомьтесь с нашим руководством по лучшим морским ветрогенераторам.Для использования на суше и на море мы представим некоторые из лучших генераторов для ветряных турбин своими руками ниже.

Primus Wind Power Воздух

Когда дело доходит до надежного производства ветровой энергии, немногие торговые марки пользуются большим доверием во всем мире, чем Primus Wind Power. Компания производит высокоэффективные малошумные ветряные турбины, на которые предоставляется 5-летняя гарантия.

Для ветряных турбин своими руками продукция Primus упрощает безопасную выработку электроэнергии с помощью встроенного генератора переменного тока и контроля крутящего момента.В зависимости от требуемой мощности мы рекомендуем любой из следующих продуктов Primus:

Ветрогенератор мощностью 400 Вт от Nature Power

Далее мы хотели бы порекомендовать ветрогенератор морского класса 400 Вт от Nature Power в качестве отличной альтернативы Primus. Nature Power производит эту ветряную турбину, которая проста в сборке, но при этом способна противостоять ветру до 110 миль в час.

По стоимости ветряк Nature Power значительно дешевле большинства аналогичных продуктов на рынке.Имея это в виду, этот генератор отлично подходит для новичков, желающих поэкспериментировать с ветровой энергией своими руками. На турбину Nature Power действует 2-летняя гарантия, что составляет менее половины ожидаемого срока службы более качественных генераторов.

Ветряная турбина Silentwind (400+ Вт)

Наконец, Silentwind Wind Turbine — отличная высококачественная турбина с множеством премиальных функций. А именно, генератор Silentwind специально разработан для беспрепятственного использования до 550 Вт солнечной энергии.Если в вашей каюте или лодке уже есть солнечная энергия, эта турбина идеально подходит для поддержания заряда аккумулятора в ночное время и в пасмурные дни.

Помимо своих солнечных возможностей, турбина SIlentwind также является отличным продуктом как автономная система. Высококачественные детали, эффективное производство энергии и трехлетняя гарантия в совокупности делают эту турбину отличным выбором для долгосрочного производства ветровой энергии своими руками.

Заключительные мысли

Мы надеемся, что это руководство прояснило часть наиболее часто запрашиваемой информации о наборах ветряных турбин своими руками.Для многих людей начать работу с ветровой энергией намного проще, чем ожидалось. Не стесняйтесь обращаться к нам с любыми вопросами!

Сообщите нам, что вы думаете о ветровой энергии для вашего дома, в комментариях ниже!

A Праймер для малых ветряных турбин

Ветер долгое время был важным источником энергии в США. Механическая ветряная мельница была одним из двух «высокотехнологичных» изобретений (другим была колючая проволока) конца 1800-х годов, которые позволили нам освоить большую часть нашей западной границы.С 1860-х годов в США было установлено более 8 миллионов механических ветряных мельниц, и некоторые из них эксплуатируются более ста лет. Еще в 1920-х и 1930-х годах, до того, как REA начало субсидировать сельские электрические кооперативы и линии электропередач, фермерские семьи на Среднем Западе использовали ветряные генераторы для питания фонарей, радиоприемников и кухонных приборов. Скромная ветроэнергетика, созданная к 1930-м годам, была буквально вытеснена из бизнеса политикой правительства, благоприятствовавшей строительству инженерных сетей и электростанций, работающих на ископаемом топливе.

В конце 1970-х — начале 1980-х годов большой интерес снова был сосредоточен на энергии ветра как возможном решении энергетического кризиса. По мере того как домовладельцы и фермеры обращались к различным альтернативам возобновляемой энергии для производства электроэнергии, небольшие ветряные турбины стали наиболее рентабельной технологией, способной снизить их счета за коммунальные услуги. Налоговые льготы и благоприятные федеральные правила (PURPA) позволили установить более 4500 небольших ветряных систем мощностью 1-25 кВт в индивидуальных домах в период с 1976 по 1985 год.Еще 1000 систем были установлены в различных удаленных приложениях за тот же период. Небольшие ветряные турбины были установлены во всех пятидесяти штатах. Однако ни одна из малых компаний по производству ветряных турбин не принадлежала крупным компаниям, приверженным долгосрочному развитию рынка, поэтому, когда в конце 1985 года истекли федеральные налоговые льготы, а цены на нефть упали до 10 долларов за баррель два месяца спустя, большая часть малых ветряных электростанций турбинная промышленность снова исчезла. Компании, которые пережили эту «рыночную корректировку» и сегодня производят небольшие ветряные турбины, — это те компании, чьи машины были самыми надежными и чья репутация была самой лучшей.

Стоимость малых ветряных турбин

Небольшие ветряные турбины могут быть привлекательной альтернативой или дополнением к фотоэлектрической энергии. В отличие от фотоэлектрических систем, стоимость ватт которых остается практически неизменной независимо от размера массива, ветровые турбины становятся дешевле с увеличением размера системы.

Например, при мощности 50 Вт небольшая ветряная турбина будет стоить около 8 долларов за ватт по сравнению с примерно 6 долларами за ватт для фотоэлектрического модуля. Вот почему, при прочих равных, фотоэлектрические системы дешевле для очень малых нагрузок.Однако по мере увеличения размера системы это «практическое правило» меняется на противоположное. При мощности 300 Вт затраты на ветряные турбины снижаются до 2,50 долларов США за ватт (1,50 доллара США за ватт в случае Southwest Windpower Air 403), в то время как затраты на фотоэлектрические установки все еще остаются на уровне 6 долларов США за ватт. Для ветряной системы мощностью 1500 ватт стоимость снижается до 2,00 долларов за ватт, а при мощности 10 000 ватт стоимость ветрогенератора (без учета электроники) снижается до 1,50 доллара за ватт.

Стоимость регуляторов и регуляторов практически одинакова для фотоэлектрических и ветряных. Несколько удивительно, но стоимость башен для ветряных турбин примерно такая же, как и стоимость эквивалентных фотоэлектрических стоек и трекеров.Стоимость проводки для фотоэлектрических систем обычно выше из-за большого количества подключений.

Для домовладельцев, подключенных к коммунальной сети, небольшие ветряные турбины обычно являются лучшим «следующим шагом» после того, как были сделаны все меры по сохранению и повышению эффективности. Типичный дом потребляет от 800 до 2000 кВтч электроэнергии в месяц, а ветряная турбина или фотоэлектрическая система мощностью 4-10 кВт примерно соответствуют этому спросу. При таком размере небольшие ветряные турбины могут быть намного дешевле.

Надежность малых ветряных турбин

В прошлом надежность была «ахиллесовой пятой» малых ветряных турбин.Небольшие турбины, спроектированные в конце 1970-х годов, имели заслуженную репутацию не очень надежных. Однако сегодняшние продукты технически усовершенствованы по сравнению с более ранними устройствами, и они значительно более надежны. Теперь доступны небольшие турбины, которые могут работать 5 лет и более даже в суровых условиях, без необходимости обслуживания или проверок, и доступны 5-летние гарантии. По надежности и стоимости эксплуатации эти блоки не уступают фотоэлектрическим системам.

Наличие энергии ветра

Энергия ветра — это форма солнечной энергии, получаемая в результате неравномерного нагрева поверхности Земли.Лучше всего использовать ветровые ресурсы вдоль берегов, на холмах и в северных штатах, но полезные ветровые ресурсы можно найти в большинстве районов. Как источник энергии энергия ветра менее предсказуема, чем солнечная энергия, но она также обычно доступна в течение большего количества часов в течение дня. На ветровые ресурсы влияет местность и другие факторы, которые делают их более специфичными для местности, чем солнечная энергия. Например, в холмистой местности у вас и вашего соседа, вероятно, будет один и тот же солнечный ресурс. Но у вас может быть гораздо лучший ветровой ресурс, чем у вашего соседа, потому что ваша собственность находится на вершине холма или имеет лучшую подверженность преобладающему направлению ветра.И наоборот, если ваша собственность находится в овраге или на подветренной стороне холма, ваш ветровой ресурс может быть значительно ниже. В этом отношении к ветровой энергии следует относиться более внимательно, чем к солнечной энергии.

Энергия ветра подчиняется сезонным моделям, которые обеспечивают наилучшие характеристики в зимние месяцы и самые низкие — в летние. Это полная противоположность солнечной энергии. По этой причине ветряные и солнечные системы хорошо работают вместе в гибридных системах. Эти гибридные системы обеспечивают более стабильную круглогодичную производительность, чем системы, работающие только от ветра или только от солнечных батарей.Один из наиболее активных сегментов рынка для производителей малых ветряных турбин — это владельцы фотоэлектрических систем, которые расширяют свои системы за счет энергии ветра.

Механика малых ветряных турбин

Большинство ветряных турбин представляют собой системы винтового типа с горизонтальной осью. Системы с вертикальной осью, такие как взбивание яиц типа Дарье и системы типа Савониуса с S-ротором, оказались более дорогими. Горизонтальная ветряная турбина состоит из ротора, генератора, основной рамы и, как правило, хвостовой части.Ротор улавливает кинетическую энергию ветра и преобразует ее во вращательное движение для привода генератора. Ротор обычно состоит из двух или трех лопастей. Трехлопастный ротор может быть немного более эффективным и работать более плавно, чем двухлопастный ротор, но он также стоит дороже. Лезвия обычно изготавливаются из дерева или стекловолокна, потому что эти материалы обладают необходимым сочетанием прочности и гибкости (и они не мешают телевизионным сигналам!).

Генератор обычно специально разработан для ветряной турбины.Генераторы с постоянными магнитами популярны, потому что они устраняют необходимость в обмотках возбуждения. Низкоскоростной генератор с прямым приводом — важная особенность, поскольку системы, в которых используются коробки передач или ремни, обычно не были надежными. Основная рама является структурной основой ветряной турбины и включает в себя «контактные кольца», которые соединяют вращающуюся (когда она указывает на изменение направления ветра) ветряную турбину и фиксированную проводку башни. Хвостовая часть выравнивает ротор против ветра и может быть частью защиты от превышения скорости.

Ветряная турбина — это обманчиво сложный продукт, и многие из первых ее агрегатов были не очень надежны. Фотоэлектрический модуль по своей природе надежен, потому что у него нет движущихся частей, и, как правило, один фотоэлектрический модуль так же надежен, как и следующий. С другой стороны, ветряная турбина должна иметь движущиеся части, а надежность конкретной машины определяется уровнем навыков, использованных при ее проектировании и проектировании. Другими словами, от одного бренда к другому может быть большая разница в надежности, прочности и продолжительности жизни.Этот урок, кажется, часто ускользает от дилеров и клиентов, которые привыкли работать с солнечными модулями.

Малые башни ветряных турбин

Для эффективной работы ветряная турбина должна иметь прямой выстрел по ветру. Турбулентность, которая снижает производительность и «работает» на турбину сильнее, чем гладкий воздух, максимальна у земли и уменьшается с высотой. Кроме того, скорость ветра увеличивается с высотой над землей. Как правило, вы должны устанавливать ветряную турбину на вышке так, чтобы она находилась на высоте не менее 30 футов над любыми препятствиями в пределах 300 футов.Меньшие турбины обычно устанавливаются на более короткие башни, чем большие турбины. Турбину мощностью 250 Вт часто устанавливают, например, на башне высотой 30–50 футов, в то время как турбине мощностью 10 кВт обычно требуется башня высотой 80–120 футов. Мы не рекомендуем устанавливать ветряные турбины в небольших зданиях, в которых живут люди, из-за присущих им проблем, связанных с турбулентностью, шумом и вибрацией.

Самым дешевым типом мачты является мачта с оттяжками, такая как обычно используется для антенн любительской радиосвязи. Меньшие башни с оттяжками иногда строятся из трубчатых секций или труб.Самонесущие башни, решетчатые или трубчатые, занимают меньше места и более привлекательны, но они также более дороги. Телефонные столбы можно использовать для небольших ветряных турбин. Башни, особенно башни с оттяжками, могут быть закреплены на петлях и оснащены соответствующим оборудованием, позволяющим наклонять их вверх или вниз с помощью лебедки или транспортного средства. Это позволяет выполнять все работы на уровне земли. Некоторые башни и турбины могут быть легко установлены покупателем, тогда как другие лучше оставить обученным специалистам.Доступны устройства защиты от падения, состоящие из троса с фиксирующейся направляющей, и они настоятельно рекомендуются для любой вышки, на которую предстоит подняться. Следует избегать использования алюминиевых башен, потому что они склонны к образованию трещин. Башни обычно предлагаются производителями ветряных турбин, и покупка их у них — лучший способ обеспечить надлежащую совместимость.

Оборудование удаленных систем

Оборудование балансировки систем, используемое с небольшой ветряной турбиной в удаленном приложении, по существу такое же, как и в фотоэлектрической системе.Большинство ветряных турбин, предназначенных для зарядки аккумуляторов, оснащены регулятором для предотвращения перезарядки. Регулятор специально разработан для работы с этой конкретной турбиной. Фотоэлектрические регуляторы обычно не подходят для использования с небольшой ветряной турбиной, потому что они не предназначены для обработки колебаний напряжения и тока, характерных для турбин. Выход регулятора обычно подключается к центру источника постоянного тока, который также служит точкой подключения для других источников постоянного тока, нагрузок и батарей.В гибридной системе фотоэлектрическая и ветровая системы подключаются к центру источника постоянного тока через отдельные регуляторы, но никаких специальных средств управления обычно не требуется. Для небольших ветряных турбин общее практическое правило состоит в том, что емкость аккумуляторной батареи должна как минимум в шесть раз превышать максимальный зарядный ток от возобновляемых источников энергии, включая любые фотоэлектрические элементы. Ветряная промышленность имеет хороший опыт использования батарейных блоков меньшего размера, чем те, которые обычно рекомендуются для фотоэлектрических систем.

Собственное коммунальное предприятие

Федеральные правила PURPA, принятые в 1978 году, позволяют вам подключить подходящий генератор, работающий на возобновляемых источниках энергии, к вашему дому или бизнесу, чтобы снизить потребление электроэнергии, поставляемой коммунальными предприятиями.Этот же закон требует, чтобы коммунальные предприятия покупали любую избыточную выработку электроэнергии по цене (предотвращенной стоимости), как правило, ниже розничной стоимости электроэнергии. Примерно в полдюжине штатов с «опциями выставления счетов за чистую энергию» небольшим системам разрешено запускать счетчик в обратном порядке, поэтому они получают полную розничную ставку за избыточное производство. Из-за высоких накладных расходов коммунальных предприятий на ведение нескольких специальных счетов клиентов, обрабатываемых вручную, выставление счетов за чистую энергию фактически обходится им дешевле. В этих системах не используются батареи.Выход ветряной турбины делается совместимым с сетью электроснабжения с использованием либо инвертора с коммутацией линии, либо индукционного генератора. Затем выход подключается к панели домашнего автоматического выключателя на специальном автоматическом выключателе, как и в большом приборе. Когда ветряная турбина не работает или не вырабатывает столько электроэнергии, сколько нужно дому, дополнительная необходимая электроэнергия поставляется коммунальным предприятием. Точно так же, если турбина вырабатывает больше энергии, чем нужно дому, избыток мгновенно «продается» коммунальному предприятию.Фактически, коммунальное предприятие действует как очень большой аккумуляторный блок, и оно «видит» ветряную турбину как отрицательную нагрузку. После более чем 200 миллионов часов совместной работы мы теперь знаем, что небольшие ветряные турбины, подключенные к электросети, безопасны, не мешают работе коммунального или пользовательского оборудования и не нуждаются в каком-либо специальном защитном оборудовании для успешной работы.

Сотни домовладельцев по всей стране, которые установили ветряные турбины мощностью 4-12 кВт во время налоговых льгот в начале 1980-х годов, теперь имеют все оплаченные расходы и ежемесячные счета за электроэнергию в размере 8-30 долларов США, в то время как их соседи имеют счета в диапазоне от 100-200 долларов в месяц.Проблема, конечно, в том, что этих налоговых льгот давно нет, и без них большинство домовладельцев сочтут стоимость подходящего ветряного генератора непомерно высокой. Например, установка турбины мощностью 10 кВт (наиболее распространенный размер для домов) обычно стоит 28–35 000 долларов. Для тех, кто платит 12 центов за киловатт-час или более за электроэнергию в районе со средней скоростью ветра 10 миль в час или более (класс 2 DOE) и площадью акра или более (большие турбины), ветряная установка в жилых помещениях. турбина конечно стоит задуматься.Срок окупаемости обычно составляет 8–16 лет, а некоторые ветряные турбины рассчитаны на срок службы 30 и более лет.

Производительность малой ветряной турбины

Номинальная мощность ветряной турбины не является хорошей основой для сравнения одного изделия с другим. Это потому, что производители могут выбирать скорость ветра, при которой они оценивают свои турбины. Если номинальные скорости ветра не совпадают, сравнение двух продуктов может ввести в заблуждение. К счастью, Американская ассоциация ветроэнергетики приняла стандартный метод оценки эффективности производства энергии.Производители, которые следуют стандарту AWEA, предоставят информацию о годовой выработке энергии (AEO) при различных среднегодовых скоростях ветра. Эти цифры AEO похожи на расчетный расход бензина EPA для вашего автомобиля, они позволяют вам объективно сравнивать продукты, но не говорят вам, какова будет ваша реальная производительность («ваши показатели могут отличаться»).

Карты ветровых ресурсов США составлены Министерством энергетики. Эти карты показывают ресурсы по «классам мощности», что означает, что средняя скорость ветра, вероятно, будет в пределах определенного диапазона.Чем выше класс мощности, тем лучше ресурс. Мы говорим, вероятно, из-за эффектов ландшафта, упомянутых ранее. На открытой местности карты DOE неплохи, но в холмистой или гористой местности их нужно использовать с большой осторожностью. Ресурс ветра определен для стандартной высоты датчика ветра 33 фута (10 м), поэтому перед использованием информации AEO, предоставленной производителем, необходимо скорректировать среднюю скорость ветра для высот ветряных мачт выше этой высоты. Рабочие характеристики ветряных турбин также обычно ухудшаются из-за высоты, как и у самолета, и из-за турбулентности.Производители ветряных турбин обычно могут предоставить компьютерные прогнозы производительности своих турбин практически на любом участке.

Как правило, энергию ветра следует учитывать, если ваша средняя скорость ветра превышает 8 миль в час (большинство, но не все, Класс 1 и все другие классы) для удаленного приложения и 10 миль в час (Класс 2 или выше) для служебное приложение. Если вы живете в не слишком холмистой местности, то карту ветровых ресурсов Министерства энергетики можно использовать для достаточно точного расчета ожидаемой производительности ветряной турбины на вашем участке.В сложной местности необходимо сделать оценку обнаженности участка, чтобы скорректировать среднюю скорость ветра, используемую для этого расчета. В большинстве случаев нет необходимости контролировать скорость ветра с помощью записывающего анемометра перед установкой небольшой ветряной турбины. Но в некоторых ситуациях стоит потратить 300-1000 долларов и подождать год, чтобы провести ветровую съемку. Разобраться в этих вопросах могут производители и продавцы оборудования.

Книги по энергии ветра

Безусловно, лучшим источником общей информации о технологии и применении малых ветряных турбин является книга, написанная в 1993 году Полом Гипом.Г-н Гипе имеет более чем 15-летний опыт работы с небольшими ветровыми системами и является всемирно известным автором и лектором по этой теме. Эта книга Wind Power for Home & Business в мягком переплете и объемом чуть более 400 страниц. Книгу Гайпа легко читать, в ней много примеров, иллюстраций и много здравого смысла. Мы очень рекомендуем это.

Ветряные мельницы на заднем дворе? Журнал STANFORD

Q: 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 схемы, что ли? Это дорого обходится моим соседям, или это звуковое загрязнение, или домашняя система просто еще не разработана?

Спросила Мария 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 имеют размер более 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 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.

Пространство 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 была расположена по крайней мере на одном акре земли, что исключает большинство 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 будет 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, чего достаточно для обеспечения электропитания 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.

Компания Киловатт
Рейтинг		 Ротор
Диаметр
(фут)		 Пуск
скорость
(миль / ч)		 Турбина
Стоимость		 Минимум
Высота башни
(футы)
В изобилии
Возобновляемая энергия		 2.5 12 6 12 000 долл. США 90 276 43
AeroStar 10 22 8 40
Aerovironment 1 6 5 9
Бергей 10 22 7 23 000 долл. США 60
Переделанный 5 21 4 15 000 долл. США 39
Юго-запад
Ветровая электростанция		 2.4 10 8 15 000 долл. США 33,5
Ventera 10 26 6 12 000 долл. США 90 276 35
Ветряная турбина
Industries Corp.		 10 23 8 32 000 долл. США 80

Хотя малый ветер может никогда не стать мейнстримом, 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 количество энергии, вырабатываемой 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. (В конце концов, люди не часто предпочитают жить в самых ветреных частях самых ветреных регионов страны.)

Для получения дополнительной информации в Интернете имеется множество ресурсов. «Малый 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 ветра. Ветровые 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 ветроэнергетики, и что это дает множество экологических преимуществ.В одной только Америке ветровая энергия 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 группы 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 с помощью инструмента, называемого 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 нужно будет 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 маршрутов.Консультативный комитет по рекомендациям по использованию ветряных турбин Службы охраны рыболовства и дикой природы США рекомендует многоуровневый подход, который включает предварительную оценку, характеристику участка 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 смягчить смертность 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 безопасной 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 ветряной электростанции

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, добавьте свои 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 возобновляемой 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 ее общее производство энергии.

Как правило, чем больше размер ветряной турбины, тем выше ее генерирующая способность.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 сетью.

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 все равно 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.

Установка, тестирование и запуск оборудования

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, чтобы устранить изгибы и вывести ветряную электростанцию ​​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 техник.

Руководство по изготовлению ветровой энергии — Северная архитектура

Текст: Роберт Хессон, пт, 9 апр.2021 г.

Томас Хейн создает Energy 2 Green System, цель которого — предложить самое простое и эффективное руководство по сокращению ваших счетов за электроэнергию и экономии денег на установке солнечных батарей.Energy Green System советует вам построить свою систему солнечной и ветровой энергии для своих домов, чтобы минимизировать или полностью отказаться от счетов за электроэнергию. Энергетические компании могут платить вам за энергию, которую вы производите самостоятельно. Energy 2 Green System — идеальное решение для тех, кто устал от огромных счетов энергетических компаний. Эта зеленая система Energy 2 была создана одним из лучших университетов мира и преследовала четыре основные цели. Они намеревались разработать доступную систему; они также хотели использовать материалы, которые обычные люди могут легко найти и купить; они намеревались создать систему, максимально упрощенную для любого человека, и хотели минимизировать выбросы парниковых газов, борясь с глобальным потеплением.Они достигли всех своих целей и теперь предлагают идеальную систему тем, кто в ней нуждается, по доступной цене. Эта система содержит руководства и видеоролики, чтобы вы могли следить за развитием вашей солнечной и ветровой энергосистемы из дома. Продолжить чтение …

Energy2green Wind And Solar Power System Summary

Рейтинг: 4,6 звезды из 11 голосов

Содержание: Электронные книги
Автор: Tomas Hayne
Официальный веб-сайт: energy2green.com
Цена: 49,99 $

Доступ сейчас

My Energy2green Wind and Solar Power System Review

Я действительно работал над главами в этой книге и могу только сказать, что если вы потратите время, вы никогда не вернетесь к своим старым методам.

Все модули в этой книге очень подробные и пояснительные, нет ничего более исчерпывающего, чем это руководство.

До настоящего времени станки с горизонтальной осью гораздо более популярны, чем машины с вертикальной осью, даже в этом масштабе. Эти машины имеют эффективные тормозные системы на случай чрезмерной скорости ветра. Некоторые даже наклоняются назад при сильном ветре, принимая так называемую «вертолетную позицию». У машин с горизонтальной осью есть преимущества, такие как. Возвращаясь к машинам с горизонтальной осью, разработка 1970-х годов разместила лопасти турбины внутри кожуха с крыловым профилем.Прототип, разработанный в Университете Риеки, Хорватия, утверждает, что эта комбинация может производить электричество в 60 раз больше времени по сравнению с обычными машинами. Это связано с тем, что аэродинамический концентратор позволяет машинам производить электроэнергию при более низких скоростях ветра, чем это возможно с обычными турбинами. Поперечное сечение обтекателя имеет профиль, аналогичный профилю крыла самолета, что создает зону низкого давления внутри обтекателя. Это приводит к ускорению воздушного потока над турбиной…

Энергетические консультанты BTM подготовили отчет в 2005 году1. Отчет о международном развитии мировой энергетики — Word Market 2004. Он показал, что в мировом масштабе в 2004 году было введено 8154 МВт новой установленной мощности, в результате чего общая общая мощность в мире составила почти 48 ГВт. 20. В период с 2000 по 2005 год рост составлял в среднем 15,8 в год. На Европу приходилось 74 из общего количества в 2004 году. В том году Испания была ведущим рынком с 2064 МВт, заменив лидера Германии с ее 2054 МВт Ростом, остановившимся в Америке в 2004 году с только 516 МВт по сравнению с 1818 МВт в 2003 году.В отчете прогнозируется, что в результате ратификации Киотского протокола возрастет интерес к ветроэнергетике в мире. Если предположить, что производственная база идет в ногу со спросом, годовая мощность установки может достигнуть 29 ГВт к 2014 году при общей накопленной мощности 235 ГВт. Китай увеличил свою мощность с 98 МВт до 198 МВт за тот же период. Он планирует построить свой первый морской проект в Бохайском море у северной …

Есть много способов использовать порыв ветра, чтобы заставить лампочку светиться.Фактически, только за этот год в выпуске Wind Power Digest за 1980 год было проанализировано около 50 различных ветрогенераторов. В этом нет ничего удивительного, потому что энергия ветра — это неисчерпаемый экологически чистый источник энергии во всем мире. С другой стороны, лучший ветряной винт может иметь КПД не более 59 процентов, потому что, когда ветер ударяет по лопастям гребного винта, по крайней мере 41 процент энергии отклоняется наружу, когда лопасти толкаются вокруг. Эффективность этих систем еще больше снижается из-за аналогичных недостатков во всех других механических и электрических подкомпонентах.Однако низкий КПД машин никогда не останавливал Генри Форда, чьи автомобильные двигатели даже сегодня. Поскольку ветрогенератор с горизонтальной осью лопастей, установленный на мачте или башне, как правило, является наиболее эффективным и надежным методом сегодня, только он будет обсуждаться далее. Компоненты одного из них описаны ниже. Шесть миль в час — это минимальная средняя скорость ветра для …

Фактор воздействия Ce, который отражает изменения скорости ветра с высотой и изменения окружающей местности. Безразмерное эталонное давление q.Эталонное скоростное давление q в килопаскалах определяется исходя из эталонной скорости ветра V по уравнению. Коэффициент C зависит от атмосферного давления и температуры воздуха. Если скорость ветра V выражается в метрах в секунду, расчетное давление в килопаскалах получается с использованием значения C 650 x 10-6. Эталонное ветровое давление q дается для трех различных уровней вероятности превышения в год (1 10, 1 30 и 1100), то есть для периодов повторяемости на 10, 30 и 100 лет, соответственно.Повторяющееся давление в течение 10 лет используется для расчета облицовки и проверки работоспособности элементов конструкции на прогиб и вибрацию. 30-летнее давление ветра используется для расчета прочности конструктивных элементов всех зданий, кроме тех, которые классифицируются как здания, построенные после стихийных бедствий. 100-летний ветер использован для расчета …

Применимые скорости ветра для США и некоторых тропических островов, указанные на картах скорости ветра, представляют собой трехсекундные порывы на высоте 33 фута над землей для категории воздействия C.В модельных кодексах, предшествовавших IBC (Национальный строительный кодекс. Стандартный строительный кодекс и унифицированный строительный кодекс) и версиях ASCE 7 до 1995 года, скорость ветра была указана как скорость ветра на максимальной милю, которая определяется как средняя скорость ветра. столб воздуха длиной в одну милю, проходящий через контрольную точку. Хотя назначенная 3-секундная скорость ветра с порывами для конкретного участка выше значений на карте самой быстрой мили, время усреднения также отличается. Время усреднения для максимальной скорости ветра на милю различается для каждой скорости ветра, в то время как время усреднения для 3-секундных скоростей порывов ветра варьируется от 3 до 8 секунд, в зависимости от чувствительности приборов.Положения о ветровой нагрузке UBC 1997 основаны на стандарте ASCE 7-88 с некоторыми упрощающими допущениями для облегчения расчетов. Расчетная скорость ветра …

Вода для равномерного увлажнения основания на глубину 3 дюйма. Как только на арене будет влажность, подходящая для ваших целей верховой езды, используйте прибор для измерения содержания влаги в садовых принадлежностях, чтобы определить это содержание влаги и постарайтесь достичь этой влажности при последующих поливах. Поливайте арену, как сад. Его не нужно заливать, и простое смачивание верхней доли дюйма не принесет никакой пользы.Обильно поливайте его частыми, короткими периодами. Периоды сушки предназначены для поглощения воды материалом (материалами) основания. Фактически, оставьте около четырех часов или на ночь, прежде чем снова использовать арену, чтобы влага впиталась. Как только будет достигнута необходимая влажность, последующие поливы будут необходимы только для увлажнения самой верхней поверхности, которая будет сохнуть быстрее, чем основание под ней. График полива, естественно, будет зависеть от сезона (температуры воздуха), ветра и солнечного света на открытых аренах, а также от температуры и уровня влажности воздуха внутри арены.Полив при …

Материалы и технологии также становятся все более распространенными в жилых многоэтажных домах, в которых используются преимущества экологически чистых методов строительства, разработанных для коммерческих зданий. Строители добились больших успехов в снижении воздействия на окружающую среду за счет использования заготовленной древесины и переработанных материалов, установки нетоксичных и энергоэффективных систем изоляции и выбора строительных площадок, которые максимально используют солнечную и ветровую энергию, а также имеют доступ к общественный транспорт.Стоит отметить, что один из самых популярных видов городского строительства, превращающий промышленные здания в жилую недвижимость, по своей сути является экологически чистым. Переработка и обновление старых конструкций — один из лучших способов минимизировать отходы и сохранить ресурсы.

Энергия ветра превращается в маловероятное вращение механической платформы, встроенной во двор административного здания Мюнхенского строительного управления. Турбина, размещенная на вершине башни здания, улавливает энергию ветра, которая используется для питания поворотной платформы ландшафта, лежащей в защищенных пределах стен здания.Связь, пусть абстрактная и, возможно, невидимая, существует между силой ветра и медленным вращением платформы. Эффект от этих маловероятных отношений — сюрреалистическое и беспрецедентное ландшафтное состояние. ЧАСТЬ ОБЫЧНОГО ДИЗАЙНА ДВОРА СТАНОВИТСЯ ДВИЖУЩИЕСЯ ОБРАЗОМ КОНСТРУКЦИОННОЙ ПРИРОДЫ, ГДЕ ДЕРЕВЬЯ, ТРОСТЬ, ОСВЕЩЕНИЕ И Скамьи вращаются, как если бы на дисплее. 1 Вращающееся кольцо ландшафта находится на одном уровне с окружающим газоном и мощеным двором. 2 По мере того как кольцо вращается, эта композиция вращается в одну и другую сторону, неся деревья и посетителей.3 Турбина, установленная на башне здания, улавливает энергию ветра, которая используется для вращения …

Строительные характеристики включали требование о том, что потребление энергии должно быть менее 105 кВтч м2 в год. Общий план направлен на получение 100 единиц электроэнергии в общине из возобновляемых источников, таких как ветряная турбина мощностью 2 МВт и 120 м2 фотоэлектрических панелей (см. Рис. 15.2). Для сайта существует очень дисциплинированная транспортная политика. На улицах запрещено движение автомобилей, а парковка ограничена одним местом на дом. Однако реальным нововведением является предоставление парка электромобилей, заряжаемых энергией ветра, чтобы жители могли добраться до центра города.В соседнем гараже есть природный биогаз для автомобилей, работающих на альтернативном топливе.

Наружные вентиляционные отверстия снабжают водные стены свежим воздухом, который втягивается падающей водой, как в естественном водопаде, который затем фильтруется, увлажняется и выдувается водой внутрь со скоростью ветра 3 мсек. Система охлаждает здание летом и нагревает его зимой. Наружные вентиляционные отверстия снабжают водосточные стены свежим воздухом, который втягивается падающей водой, как в естественном водопаде, который затем фильтруется, увлажняется и выдувается водой внутрь со скоростью ветра 3 мсек.Система охлаждает здание летом и нагревает его зимой.

Боковые нагрузки здания изначально воспринимались массивными кирпичными внешними стенами как коробчатая система, при этом некоторые внутренние каменные стены использовались в качестве несущих и поперечных стен. Они усилили внешние стены и добавили прочности за счет эллиптической формы здания. Расчетная базовая скорость ветра 120 миль в час для Норвича создавала большую боковую нагрузку при проектировании здания по сравнению с сейсмическими требованиями.Коннектикут находится в умеренной сейсмической зоне, при этом ускорения грунта штата в соответствии с анализом Кодекса создают меньшие силы в боковых сопротивляющихся конструктивных элементах здания. На этот результат повлияли два фактора. Во-первых, высота здания (5 этажей для Wauregan и 6 этажей для Clarendon Annex) представляла значительную площадь для ветровых нагрузок, а, во-вторых, легкий деревянный пол не внес существенной массы в формулы боковой нагрузки землетрясения. Таким образом, общий сдвиг у основания ветра был выше, чем полученный сейсмическим анализом.Стоит отметить …

Концепция устойчивого развития и связанные с ней практики, такие как устойчивое строительство, поддаются исследованию через альбом. Можно использовать рисунок от руки для изучения аспектов современного зеленого дизайна, будь то использование солнечной энергии, энергии ветра или естественной вентиляции. И наоборот, в большинстве зданий, построенных до промышленной революции, использовались местные возобновляемые источники энергии, строительные материалы были из непосредственной близости, транспорт и методы ведения сельского хозяйства полагались на человеческую и лошадиную силу, а города были расположены там, где требовались природные ресурсы.Энергия, продукты питания, вода или материалы импортировались совсем или почти не импортировались, а поскольку их не хватало повсюду, было много повторного использования и переработки. В этом есть уроки на будущее, которые можно записать и понять с помощью рисования от руки. Таким образом, наброски могут помочь выявить лучшие экологические практики, независимо от того, используются ли старые здания или более свежие образцы.

Индия разделена на шесть ветровых зон. Каждая ветровая зона имеет определенную базовую скорость ветра. Эти базовые скорости ветра использовались для расчета расчетного давления ветра.Для участка, на котором строится дом, следует выбрать подходящую ветровую зону. Для удобства в таблице 4.5 приведены ветровые зоны и основные скорости ветра в некоторых важных городах. Скорость ветра Основная скорость ветра (м с)

Испытания зданий в аэродинамической трубе были ответвлением авиационной техники, в которой поток ветра дублируется на больших высотах. Туннели для испытаний самолетов спроектированы таким образом, чтобы свести к минимуму влияние турбулентности, и поэтому они не дублируют атмосферный пограничный слой или турбулентность ветра.Это связано с тем, что большинство полетов самолетов, за исключением коротких периодов посадки и взлета, происходят на высоте, значительно превышающей пограничный слой. Строительная деятельность, с другой стороны, происходит именно в этом пограничном слое атмосферы, характеризующемся постепенным замедлением скорости ветра и высокой турбулентностью у поверхности земли. Поэтому для испытаний зданий были модифицированы аэродинамические трубы и построены совершенно новые сооружения для воспроизведения турбулентности и естественного потока ветра в пограничном слое.1. Естественный пограничный слой атмосферы был смоделирован с учетом изменения скорости ветра с высотой. Аэродинамические трубы пограничного слоя …

Растет интерес к тому, как при проектировании зданий можно использовать возобновляемые источники энергии, в том числе ветряные турбины. До сих пор такие машины считались дополнением к зданиям, но концепция, запатентованная Altechnica из Милтон-Кейнса, демонстрирует, как несколько турбин могут стать особенностью конструкции. Рисунок 5.8 Система летающего электрического генератора (любезно предоставлена ​​художником Sky Windpower Corporation, Беном Шепардом) Рисунок 5.8 Система летающего электрического генератора (любезно предоставлена ​​художником Sky Windpower Corporation, Беном Шепардом) Один из самых амбициозных ветровых проектов возник в Австралии с идеей создания электростанции. станция в небе. Высотные ветры имеют большую скорость и постоянны. Идея состоит в том, чтобы установить летающие ветряные генераторы на высоте 15 000 футов для сбора этой энергии. «Энергия ветра на больших высотах представляет собой наиболее концентрированный поток возобновляемой энергии на Земле».В зависимости от местоположения, летающие генераторы могут иметь КПД 90, что более чем в три раза больше, чем …

ТЭЦ имеет преимущества при использовании вместе с солнечной энергией и энергией ветра. Крупные электростанции с электрической мощностью от 100 до 300 МВт обладают гибкостью, так как они могут изменять свой режим работы с производства только электроэнергии на доставку электричества и тепла в различных пропорциях. Это означает, что он может регулировать свой режим в зависимости от того, сколько электроэнергии вырабатывается из возобновляемых источников.ТЭЦ надежно доступна во время пика системы, будучи невосприимчивой к капризам ветра или солнца. Поэтому он идеально подходит для дополнения возобновляемых технологий.

Скорость ветра с определенным средним интервалом повторяемости. Средние интервалы повторяемости в 20 и 50 лет обычно используются при проектировании зданий, первый интервал используется для определения комфорта людей, находящихся в высоких зданиях, подверженных ураганам, а второй — для проектирования боковых элементов сопротивления. Первоначально параллельные линии тока с наветренной стороны смещены по обе стороны от здания, рис.1.5. Это приводит к тому, что спиральные вихри периодически сбрасываются с боков в нисходящий поток ветра, называемый следом. При относительно низких скоростях ветра, скажем, от 50 до 60 миль в час (от 22,3 до 26,8 м с) вихри распространяются симметрично попарно, по одному с каждой стороны. Когда вихри рассыпаются, т.е. отрываются от поверхности здания, в поперечном направлении прикладывается импульс. При низких скоростях ветра, поскольку осыпание происходит в один и тот же момент с обеих сторон здания, у здания нет тенденции к вибрации в поперечном направлении.Следовательно, он подлежит …

Модельные исследования могут дать надежные оценки ветровых условий на уровне пешеходов, исходя из соображений как безопасности, так и комфорта. Из измерений скорости ветра на уровне пешеходов, выполненных в определенных местах модели, критерии приемлемости могут быть установлены с точки зрения того, насколько часто допускается возникновение скорости ветра для различных уровней активности. Критерий дается как для летнего, так и для зимнего сезонов, причем критерии приемлемости более строгие в зимние месяцы.Например, появление раз в неделю средней скорости 15 миль в час (6,7 м с) считается приемлемым для ходьбы летом, тогда как только 10 миль в час (4,47 м с) считается допустимым в зимние месяцы.

Снижение воздействия на пиковые нагрузки охлаждения летом. Кроме того, природный газ или масло не используются для отопления на месте. Здание полностью электрическое, и в настоящее время поставщик энергии инвестирует в возобновляемые источники энергии ветра в Айове. Хотя на сегодняшний день нет действующих контрактов на закупку зеленой энергии для здания, они будут заключены в будущем.Система теплового насоса зонирована, чтобы обеспечить динамическую систему, которая может приспособиться к изменчивому использованию пространства в течение дня или недели. В-четвертых, для дополнительного обогрева зимой основное помещение для сбора может отапливаться печной печью на кукурузе. В самые холодные недели штата Айова печь использовала примерно один бушель очищенной кукурузы в день. Эта кукуруза, очевидно, является возобновляемым ресурсом и демонстрирует общественности, что существуют альтернативы традиционным системам отопления и охлаждения на ископаемом топливе.

Предложения Crown Estate о строительстве 250 ветряных турбин у побережья Линкольншира, которые являются частью крупнейшей в мире программы по развитию морских ветряных электростанций, направлены на устранение некоторых возражений против размещения таких турбин в глубине суши в чувствительных природных красотах. По словам министра правительства Великобритании Стивена Тимса, «эти ветряные электростанции не только направят нас на путь обеспечения 10 процентов энергии из возобновляемых источников к 2010 году, но они также помогут нам достичь нашей цели по выработке 20 процентов нашей энергии. энергия из возобновляемых источников к 2020 году.(Планирование, 4 июля 2003 г. и 9 апреля 2002 г.). Подобные проекты являются частью энергетической стратегии Великобритании, но, согласно отчету State of the Nation 2003 (цитируется в Planning, 11 июля 2003 г.), они считаются чрезмерно оптимистичными. Рисунок 1.3 Ветряная электростанция, Беллакорик, графство Мейо, прогноз этого отчета для ужасной Ирландии. Ветряная электростанция находится в состоянии энергоснабжения Великобритании, когда Север на ‘cut-away-b0g’ Морской газ заканчивается рано в этом …

Газ и нефть производят меньше выбросов в атмосферу на каждую единицу поставленной энергии, чем электричество, что делает электричество, как правило, наименее предпочтительным вариантом для обогрева.Вариант с нулевым выбросом CO2 — это использование активной солнечной энергии для горячего водоснабжения, энергии ветра и / или биотоплива, такого как щепа, отходы, солома или бумага. Технологии возобновляемых источников энергии рассматриваются в главе 11.

Все источники энергии получены от солнца, за исключением геотермальной, ядерной и приливной энергии. Когда солнце нагревает воздух и землю, оно создает токи, которые можно использовать в качестве энергии ветра. Цикл испарения и осадков использует солнечную энергию для подачи воды для гидроэнергетики.Фотосинтез деревьев создает древесину в качестве топлива. Около 14 процентов мировой энергии поступает из биомассы, включая дрова, отходы сельскохозяйственных культур и даже навоз животных. Все они считаются возобновляемыми ресурсами, потому что их можно постоянно пополнять, но наш спрос на энергию может превышать скорость пополнения.

Автономный дом, задуманный Робертом и Брендой Вейл, с собственными солнечными панелями, ветряной турбиной, фильтрами дождевой воды и компостным туалетом, не лишен необходимости технического обслуживания, поэтому как их удовлетворить? Некоторые из вопросов, которые уместно задать в отношении здесь также применимы автоматизированные здания.Насколько сложны системы Как долго будут доступны запчасти

Leidsche Rijn, новый развивающийся район в Утрехте, сочетает в себе многоцелевой дизайн и баланс рабочих мест и жилья (тридцать тысяч жилых единиц и тридцать тысяч новых рабочих мест), а также ряд экологических особенностей. Большая часть территории будет отапливаться за счет централизованного теплоснабжения, получаемого из отходов энергии близлежащей электростанции, системы двойного водоснабжения, которая будет обеспечивать питьевую и оборотную воду для непитьевых целей, а также управление ливневыми водами на основе системы естественных водоемов (что Голландцы называют вади).Более высокая плотность населения будет сосредоточена вокруг нескольких новых железнодорожных станций, а мосты, предназначенные только для велосипедистов, обеспечат быстрое и прямое сообщение с центром города. Дома и здания будут соответствовать стандарту с низким энергопотреблением и должны использовать сертифицированную древесину, заготовленную экологически безопасным способом. В Кронсберге множество зеленых городских элементов интегрировано в этот новый экологический район, в том числе три ветряные турбины, солнечные панели, централизованное отопление, локальный сбор ливневой воды, зеленые крыши и зеленые …

Ветры обычно самые слабые ранним утром и самые сильные днем, и могут менять свое влияние, а иногда и направление в зависимости от времени года.Вечнозеленые кустарники, деревья и заборы могут замедлять и рассеивать ветры возле малоэтажных зданий. Чем более открыта ветрозащита, тем дальше будет ощущаться ее влияние. Хотя плотные ветрозащитные полосы блокируют ветер в непосредственной близости от них, ветер кружит вокруг них, чтобы в конечном итоге покрыть еще большую территорию. Скорость ветра может увеличиваться из-за щелей в ветрозащитной полосе. Блокирование зимних ветров может иногда блокировать и желанные летние бризы. Границы ветров вокруг зданий сложны, а локальная турбулентность ветра между зданиями часто увеличивает скорость ветра и турбулентность возле входов в здания.

Самый серьезный случай возникновения плотной плотины в Великобритании находится в устье Темзы. Метеорологическое бюро определило эту ситуацию как наиболее уязвимую в северной Европе для сильных штормовых нагонов до и после 2080 года. Особую опасность представляет предлагаемая застройка Thames Gateway. Приливная плотина также может генерировать значительное количество электроэнергии с помощью подводных турбин и ветряных турбин мощностью 5 МВт вдоль своей вершины (см. Рис. 11.10).

Тем не менее, годовые энергетические характеристики теоретической городской модели, в некоторой степени основанной на геометрии здания парламента, были смоделированы с использованием климатических данных Великобритании в реальном времени и доказали, что в Великобритании зимняя ветровая энергия и летняя фотоэлектрическая генерация отлично дополняют друг друга.Это позволило сократить время работы вентилятора до точки, при которой общее потребление энергии составило 27 кВт · ч м2 площади y. Если бы дополнительные области высокоэффективных фотоэлементов были встроены на наклонные поверхности крыши в течение года, эта конструкция могла бы производить столько энергии, сколько потребляла. По мере падения цен на фотоэлектрические системы и роста эффективности строительство малоэтажных городских офисов с нулевым потреблением энергии будет становиться все более жизнеспособным.

Чт, 06 сен 2018 | Золотое сечение

Продолжая работать с крупномасштабными лесными ландшафтами, у меня также была возможность испытать и применить принципы дизайна в других областях дизайна.Последнее из них — разработка ветряных турбин. Это отражает одну из текущих проблем ландшафтного планирования и дизайна, а также демонстрирует необходимость разработки новых приложений. Десять лет назад ветряные турбины не имели большого значения, но теперь они оказывают большое влияние на многие сцены.

Эти помещения общего пользования в середине сезона, когда нагрузка на отопление и охлаждение минимальна. В каждой комнате есть наклонно-поворотные открывающиеся окна, позволяющие естественную вентиляцию большинства комнат и возможность использования смешанного режима вентиляции.Вращающиеся обтекатели с приводом от ветра движутся в сторону от преобладающего ветра до скорости ветра 2 м с, что гарантирует отсутствие реверсирования потока и поддержание постоянного отрицательного давления в верхней части каждой лестничной клетки.

Хотя кажется, что вода из ручьев течет в фонтан, на самом деле существует две отдельные системы циркуляции. Точно так же, хотя кажется, что восемь больших бронзовых судов несут большое количество воды, резервуары-хранилища на самом деле находятся под землей. Гениальная особенность системы заключается в том, что она регулируется в зависимости от погодных условий.Анемометр, прикрепленный к одной из колонн лампы, измеряет скорость ветра и может инициировать постепенное отключение. В безветренные дни все будет работать, но по мере увеличения скорости ветра поток из носиков будет уменьшаться, а высота струй уменьшится. В действительно ветреные дни водостоки и фонтаны полностью отключаются, хотя вода по-прежнему будет течь по ручьям, тем самым преодолевая риски и неудобства, связанные с обдувом брызг, что часто является проблемой в британском климате.

Объем воздушного потока через здание без посторонней помощи зависит от количества, положения и ориентации отверстий, разницы температур внутри и снаружи, а также скорости ветра.Ветер создает перепады давления, которые направляют воздух в здание с наветренной стороны и наружу с подветренной стороны. Деятельность в помещении создает температурные градиенты, поскольку теплый воздух «легче», чем холодный, и имеет тенденцию подниматься и уходить на высоком уровне, заменяясь воздухом, поступающим на более низком уровне — так называемый «эффект стека». Эти силы давления ветра и силы тяжести могут действовать вместе или по отдельности и, если их хорошо понимать и правильно управлять, могут быть движущей силой для NV. Однако не все здания или части здания требуют одинакового подхода, и стратегии должны отражать качество наружного воздуха, ориентацию, местоположение, сезонные эффекты и модели использования, включая временные нагрузки.Изменчивость ветровых режимов и неконтролируемые перепады давления означают, что задача нетривиальна даже в …

Удобный источник энергии для освещения, отопления, энергетического оборудования и электронной связи. Электроэнергия на строительной площадке обычно не производится. Небольшие энергоблоки, работающие от двигателей внутреннего сгорания, воды, солнца или ветра, обычно считались дорогими в покупке и обслуживании, с ограниченной мощностью и менее надежными и эффективными, чем центральные электростанции, хотя ситуация меняется.Местное производство энергии может быть шумным или неприятным. Уровни воды, скорости ветра или солнечного света, используемые для местного производства энергии, имеют тенденцию колебаться и могут быть не в состоянии генерировать постоянный переменный ток (AC). Частные генерирующие системы используются в качестве резервных генераторов для поддержания электрификации критически важных зданий во время перебоев в подаче электроэнергии или в качестве генераторов, установленных в крупных комплексах зданий как часть общей энергетической системы. По мере роста цен на топливо мы внимательно изучаем топливную экономичность и его использование.Методы производства и хранения энергии развиваются, и …

2, Ветреные районы имеют большую скорость испарения и могут потребовать больше воды. Чтобы избежать сбоев из-за движения воздуха, таймеры должны быть настроены на полив, когда скорость ветра минимальна, или могут использоваться головки с более низкими траекториями и большими размерами отверстий. 4. Ранние утренние часы обычно лучшее время для полива, поскольку скорость ветра обычно низкая. . испарение минимально, и листья растений не остаются влажными в течение длительного времени.Лучшее время для полива — ранние утренние часы, потому что скорость ветра обычно невелика, испарение минимально, а листья растений не остаются влажными в течение длительного времени.

Движение воздуха на открытом воздухе варьируется в широком диапазоне. Иногда в летний день, когда ветер слабый или его нет, возникает ощущение задыхания, удушья и клаустрофобии. Легкий ветерок имеет приятный, бодрящий, охлаждающий эффект. С увеличением скорости ветра конвективные и испарительные потери тепла кожей могут стать чрезмерными, особенно в холодную погоду.При очень высоких скоростях ветра тело может замерзнуть при сильном дыхании, что может затруднить захват и перенос твердых предметов ветром, что может привести к повреждению конструкций деревьев и зданий.

Разрешить бедным и низшим слоям среднего класса иметь здоровый, привлекательный дом с меньшими затратами на коммунальные услуги и большей защитой от наводнений, чем обычное жилье. Системы возобновляемых источников энергии, использующие вездесущую солнечную и ветровую энергию планеты, служат источником энергии для многих бедных деревень в развивающихся странах, помогая обеспечивать образование и здравоохранение в условиях ограниченных ресурсов.

Расположенный на участке площадью 1,5 га на вулканической скале с видом на море на северном побережье Пуэрто-Рико, этот дом для пары и их троих детей специально спроектирован так, чтобы противостоять частым ветрам ураганной силы. Подъезд к дому со стороны крыши. Архитектор говорит, что дом должен быть виден некоторым людям как форпост, и поэтому в нем есть два регулируемых крыловых узла ветряных турбин с горизонтальной осью, выступающие с верхней палубы, чтобы использовать преимущества постоянного ветра с севера. .Дождевая вода хранится в цистернах под жилыми помещениями, а вентиляционные отверстия обеспечивают естественную вентиляцию. Подчеркивая укрепленный аспект (этаж дома, нижние проходы и палубы шарнирно поворачиваются и действуют как штормовые ставни, защищая остекление, а также плотно запирая дом. Чтобы быть построенным из монолитного бетона, дом Для внутренней отделки будет использован герметичный или вощеный бетон, местная фанера, нержавеющая сталь и штукатурка. Пол в доме …

Future Systems, дизайнерская фирма из Лондона, использовала анализ вычислительной гидродинамики (CFD) особенно интересным образом в своем проекте ZED, проектировании многоцелевого здания в Лондоне (1995 рис.4). Здание должно было быть самодостаточным с точки зрения своих потребностей в энергии за счет включения фотоэлектрических элементов в жалюзи и гигантской ветряной турбины, размещенной в огромном отверстии в его центре. Изогнутая форма фасада была разработана таким образом, чтобы минимизировать воздействие ветра по периметру здания и направить его к турбине в центре. Анализ CFD был важен для улучшения аэродинамических характеристик ограждающей конструкции.

РЕЗЮМЕ Храм Байон, Ангкор, состоит из построек из сухого камня из песчаника.Сильный ветер в сезон дождей считается одной из причин его прогрессирующего ухудшения. С 2003 года микротремор был измерен на большинстве конструкций башенного типа, и в лабораторных испытаниях было обнаружено, что эквивалентный сплошной среде модуль упругости составляет от 1 9 до 1 27 от модуля упругости образца песчаника. В 2006 году микротремор был измерен в библиотеках храма Байон, и аналогичный приведенный эквивалентный модуль был также получен для этих каркасных структур из песчаника и сухой кладки. Этот чрезвычайно низкий модуль упругости подразумевает несоответствие континуального моделирования несущей способности конструкций из сухой кладки.Затем для оценки безопасности библиотеки от ветровой нагрузки был применен анализ разрывной деформации. Это был наглядный пример, однако оцененный запас прочности при скорости ветра 40 м / с составляет около двух.

Где D горизонтальная сила Н, S площадь м2, коэффициент сопротивления C, плотность p кг м3, V скорость ветра м с. Для скорости ветра 40 м / с (1) дает около 10 000 Н · м 2, что составляет менее половины расчетной несущей способности первого салазок при 20 117 Н · м 2. Тогда запас прочности по ветровой нагрузке, соответствующей скорости ветра 40 м с, более чем в два раза.

Мониторинг энергопотребления и внутреннего комфорта включает измерения температуры воздуха в офисном помещении, атриуме и уровнях влажности в двух проходах в офисном помещении. Электрическая нагрузка, использование газа, скорость и направление ветра. Регистрируются срабатывания автоматических солнечных вентиляционных отверстий на фасаде и верхних оконных световых приборов. Это позволит оценить все характеристики здания и определить успешность проектирования (см. Рисунок 10.14).

Небольшой ветрогенератор с вертикальной осью установлен на дымоходе котла, обеспечивая электричество для освещения.Высокие электрические нагрузки, необходимые для работы конференц-системы IT и мощной аудиовизуальной системы, будут обеспечиваться электросетью Центра Земли, большая часть которой будет обеспечиваться за счет нового навеса PV, спроектированного Фейлденом Клеггом Брэдли (см. Главу 11).

Самая важная задача при установке оросителей — равномерное распределение воды. Не следует использовать спринклеры, которые производят разное количество осадков. В одной и той же зоне размеры спринклеров и спринклеров должны основываться на рекомендациях производителя с отклонениями по скорости ветра.Расстояние между треугольными и квадратными узорами зависит от марки и модели.

Рассмотрим здание, подверженное боковым ветровым нагрузкам. Несмотря на то, что ветровые нагрузки являются динамическими, в типичной практике проектирования, за исключением небольших зданий, ветровые нагрузки рассматриваются как эквивалентные статические нагрузки. Изменение скорости ветра во времени учитывается путем включения фактора порыва ветра при определении ветровых нагрузок. Следовательно, для данного набора ветровых нагрузок существует только одно уникальное решение.

Воздействие боковой нагрузки на высокие конструкции аналогично силе тяжести на консолях, таких как балконы. Высокие конструкции действуют как консоли, выступающие из земли. Боковая нагрузка вызывает сдвиг и изгиб, которые могут быть представлены на соответствующих диаграммах сдвига и изгиба, как в консольной балке. Тем не менее, есть важные различия. Диаграммы сдвига и изгиба для зданий обычно являются глобальными для всей системы, а не для отдельных элементов, таких как балки. Например, общий изгиб (опрокидывающий момент) вызывает осевое растяжение и сжатие в колоннах, а также локальный сдвиг и изгиб в балках.Кроме того, боковые ветровые и сейсмические нагрузки неоднородны. Сила ветра увеличивается с высотой из-за более высокой скорости ветра и уменьшения трения. Сейсмические силы увеличиваются с высотой пропорционально увеличению ускорения (ускорение увеличивается с высотой из-за увеличения дрейфа). Однако сдвиг увеличивается сверху вниз, поскольку конструкция на каждом этаже должна противостоять не только силе при этом …

Материал шторки боковой стенки часто бывает полупрозрачным и поэтому обеспечивает свет даже в закрытом состоянии (рис.16.17). Другой вариант для проникновения света и воздуха — это сетчатый материал, а не сплошной материал для штор или в дополнение к нему. Можно использовать ткань для затенения теплицы или аналогичный материал. Абажур — это тканая полипропиленовая ткань, которая блокирует от 5 до 95 падающего на нее света. Таким образом, часть света блокируется для уменьшения бликов от прямого света и накопления тепла. Сетчатая ткань снижает скорость ветра, поступающего на арену через большое отверстие, что помогает в ветреные или прохладные дни, когда желателен обмен свежего воздуха, но меньшая скорость воздуха более удобна для обитателей арены.Для защиты от света рекомендуется использовать сетку не более 80 переплетений, чтобы обеспечить достаточный поток воздуха даже в самую холодную погоду, обеспечивая при этом достаточную защиту от света.

Я признателен исследователям и профессионалам в области строительства, которые с готовностью дали разрешение на включение своей работы в текст. К ним относятся доктор Коэн Стимерс из Cambridge Architectural Research, Arup Associates для диаграмм BedZED, Кристофер Джон Хэнкок для изображений Мальме, Jeremy Stacy Architects для офисов Совета, Кингс Линн, Филден Клегг Брэдли для национальных управлений доверительного управления, Суиндон, XCO2 для изображение ветрогенератора с тройной спиралью и Pilkington plc для изображения правительственного учебного центра Herne Sodingen.Я также благодарен доктору Рэндаллу Томасу из Max Fordham and Partners и Робину Сондерсу из факультета машиностроения Шеффилдского университета за рецензирование рукописи и за то, что поделился со мной своим опытом в области возобновляемых источников энергии. Я также должен выразить свою благодарность моей жене Жаннет за ее безупречную работу по восполнению моих недостатков в корректуре. Наконец, я хочу выразить особую благодарность сэру Джону Хоутону за то, что он позволил …

Башня состоит из четырех лепестков или «лепестков», которые направляют ветер в центральную пустоту, содержащую ветряные турбины.Испытания на скорость ветра показывают, что поток воздуха в ядре здания будет в четыре раза умножен на конфигурацию лепесткового плана. Этого было бы достаточно для питания нескольких турбин с вертикальной осью, которые были бы почти бесшумными. В то же время панели пола предназначены для обеспечения максимального обзора и оптимизации дневного света (см. Рис. 15.11).

Крыша улучшает естественную вентиляцию при низких скоростях ветра. При отсутствии ветра необходимо использовать механическую вентиляцию. В зависимости от направления ветра и геометрии окружающей среды изогнутые крыши могут создавать сложные модели положительного и отрицательного ветрового давления, что может потребовать испытаний в аэродинамической трубе.

Характеристики продольного изгиба и предположения о ветровой нагрузке конструкции необходимо будет изучить более глубоко, поскольку результаты не соответствуют 80-летнему сроку службы башни. Одним из критических моментов является отсутствие 50-летней скорости ветра в районе башни. Экранирование членов в открытой круговой структуре — еще один вопрос, требующий дальнейших исследований. Пренебрежение каким-либо коэффициентом уменьшения экранирования (из-за отсутствия подходящих спецификаций), безусловно, приводит к слишком консервативной оценке структурной безопасности башни.

Подводные турбины с горизонтальной осью являются предпочтительной технологией для морских приливных течений. Они похожи на ветряные турбины, но вода имеет плотность энергии в четыре раза больше, чем воздух, а это означает, что ротор диаметром 15 м будет генерировать столько же энергии, сколько ветер совпадает с нижней границей рыночной цены. Это проблема, с которой сталкивается Дания, когда на ее внутреннем рынке нет спроса на избыточную энергию ветра, и она должна экспортировать в Норвегию и Швецию на рынке покупателей.

Ветровые нагрузки были основаны на DIN 1055-4. Кодекс требует, чтобы скорость ветра измерялась на высоте 10 м над землей с вероятностью превышения 1 50. Для местности, где находилась башня, была доступна только скорость ветра за 5 лет. На основании различных справочных материалов (Schueller, 1981) скорость ветра экстраполировалась довольно консервативно с коэффициентом 1,39. Таким образом, результирующее эталонное скоростное давление за 50 лет было определено как 0,32 кН м2.

Анемометр Устройство для измерения скорости ветра.Эти инструменты и информация, которую они производят, помогают определить потребности растений в воде. Обычно они состоят из чашеобразных устройств, удерживаемых на рычагах, расположенных радиально вокруг точки, в которой они вращаются на ветру, что позволяет регистрировать скорость по проводу.

Подсчитывая древесину, сжигаемую для топлива и электроэнергии, а также на крупные гидроэлектростанции, ветряные электростанции и биотопливо, возобновляемые источники энергии в настоящее время составляют около 12 от общего потребления энергии в США129. до 25 своей электроэнергии из возобновляемых источников в течение 20 лет, к 2025-2030 гг.130 Недавно сформированная группа поощряет государственные программы по оказанию помощи фермам, лесам и ранчо Америки в обеспечении 25 из общих потребностей страны в энергии за счет солнца, ветра и биотоплива к 2025 году.131

Солнечная энергия бывает четырех полезных форм. Во-первых, давая энергию для фотосинтеза, солнце поддерживает жизнь, производя пищу и превращая углекислый газ в кислород. Фотосинтез также необходим для роста древесины и косвенно для ископаемого топлива, которым когда-то были живые растения и животные.Во-вторых, естественный дневной свет обеспечивает освещение как снаружи, так и внутри зданий. Третья форма обеспечивается, когда фотоэлектрические элементы преобразуют солнечный свет непосредственно в электрическую энергию, а четвертая форма, тепловая энергия, используется для отопления помещений, горячего водоснабжения, производства электроэнергии, процессов дистилляции и нагрева промышленных процессов. Вы даже можете включить энергию ветра в пятую форму, поскольку солнечное тепло движет ветер. Солнечное отопление в первую очередь связано с тепловой энергией солнца, но солнечные конструкции также влияют на фотоэлектрические системы, освещение и даже фотосинтез.

Крыша пристройки и переднее крыльцо поддерживают фотоэлектрическую батарею площадью 2300 квадратных футов и мощностью 26,4 кВт, которая вырабатывает в среднем 30 500 кВтч электроэнергии в год. Концепция дизайна основана на добавлении ветряной турбины для обеспечения баланса спроса на электроэнергию. Электростанция подключена к региональной электросети, в которую электричество поступало в периоды местных излишков. Энергия отопления и охлаждения снижается за счет использования скважины с грунтовыми водами,

На долю биотоплива приходится 82 мировых возобновляемых источника энергии.Большая часть гидроэнергетики составляет 15, а ветроэнергетика — 2,5. Из 3,0 млн. Тонн нефтяного эквивалента первичной энергии, приходящейся на возобновляемые источники энергии, 2,2 млн. Тонн было использовано для выработки электроэнергии и 0,8 млн. Тонн — для выработки тепла. Глобальное использование возобновляемых источников энергии выросло в 8 раз в 2000 году и удвоилось за последние семь лет. На его долю приходилось 2,8 электроэнергии, произведенной в Великобритании в 2000 году.

В наших силах изменить эту ситуацию. Мы можем существенно снизить потребление энергии нашими зданиями.Мы можем удовлетворить большую часть этих потребностей с помощью солнечной и ветровой энергии, которые являются возобновляемыми, экологически чистыми и доступны на самой площадке. Во многих случаях мы можем строить на земле, которая была восстановлена ​​после злоупотреблений в прошлом, таких как загрязненные промышленные объекты, снесенные многоквартирные дома и земли, на которых плохие методы ведения сельского хозяйства привели к обширной эрозии почвы. Мы можем строить из древесины сертифицированных лесов, которые заготавливают и пересаживают таким образом, чтобы из них всегда получалось дерево.Мы можем строить из древесины, восстановленной из старых разрушенных зданий. В каждом из этих примеров мы строим таким образом, чтобы передать будущим поколениям средства для строительства аналогичным образом.

Установка в порту Кембла имеет пиковую мощность 500 кВт и выработку более 1 ГВт-ч в год, которая подается в сеть. Экономика системы выгодно отличается от солнечной энергии и энергии ветра. Ожидается, что с усовершенствованием системы цена за единицу превзойдет всех конкурентов.Одна такая установка имеет потенциал выработки 1000 кВт, которые могут обеспечить электроэнергию 2000 домов (Caddet). Некоторые участки в Австралии, такие как пролив Басса и побережье Южной Австралии, обладают волновым потенциалом, генерирующим до 1 МВт на блок.

Зеленые здания (как и мы с вами) имеют возможность покупать часть или всю свою электроэнергию у поставщика зеленой энергии. В этом контексте зеленая энергия — это возобновляемая энергия, произведенная где-то еще, а затем переданная на проектную площадку (образно).В США есть десятки таких поставщиков, большинство из которых являются оптовыми продавцами энергии ветра, некоторой части солнечной энергии и некоторой части биомассы, геотермальных или гидроэнергетических установок с низким уровнем воздействия. Моя собственная местная коммунальная компания Tucson Electric Power продает два пакета электроэнергии GreenWatts: один на 99 ветровых и 1 на солнечную, другой на 90 ветровых и 10 на солнечную (с наценкой 20). Tucson Electric Power управляет одной из крупнейших фотоэлектрических (солнечно-электрических) электростанций в стране, массивом мощностью 5,1 мегаватт, способным производить 7,5 миллионов киловатт-часов электроэнергии в год, чего достаточно для питания 500 домов в Аризоне.61 Я покупаю 2400 киловатт-часов в год этой мощности, примерно 20 из моего годового потребления, с годовой надбавкой в ​​размере 186, или около 7,75 цента за киловатт-час. Для коммерческих пользователей …

Факторы включают в себя базовую скорость ветра, степень воздействия (например, город или открытую местность), высоту конструкции, важность конструкции (т. Е. Последствия разрушения) и факторы воздействия порывов ветра для учета изменчивого характера ветер и его взаимодействие с конструкцией.

Сделав лопасти турбины более прочными и легкими, технология углеродного волокна помогла ветровой энергии стать самым быстрорастущим источником чистой энергии в мире.Теперь эта же технология может помочь вам сэкономить энергию в ваших зданиях. В системах стен и облицовки из сборного железобетона CarbonCast используется сверхпрочная сетка из углеродного волокна C-GRID для вторичного армирования и фермы C-GRID для передачи сдвига. C-GRID не вызывает коррозии, поэтому для него требуется меньше бетонного покрытия, что дает вам тоньше и

Аналитическая процедура включает цифры и таблицы для скорости ветра, воздействия, формы здания, уклона крыши, ограждения, динамического поведения и топографии. q 0,613 I Kz KztKdV2 V скорость ветра в миль / ч мс Коэффициент важности 1 (для жестких конструкций 1 Гц, обычно 10 этажей) (для тканевых конструкций, в зависимости от формы и т. д.) (рисунки и таблицы ASCE 7) (наветренные стены, зависят от высоты z) (боковые стены — постоянные — в зависимости от высоты h) (подветренные стены — постоянные — базис или, высота h) (наветренная и плоская крыши) (подветренная крыша) SOE 7 Рис.6-5, на основе самого высокого проема) конструкции загонов) (закрытые здания) (Скоростное давление в фунтах на квадратный фут) (Скоростное давление в единицах СИ в Па) (IBC Рис. 1609, карта скорости ветра или местные данные) (IBC таблица 1604.5) (все конструкции не перечислены ниже) (основные объекты, больницы, полицейские и пожарные депо) (объекты, представляющие опасность для жизни человека) (сельскохозяйственные и некоторые временные объекты) (ASCE 7, рис. 6.4) Воздействие C Давление ветра на высоте от 10 футов до 100 футов и от 85 до Скорость ветра 150 миль / ч …

Солнечные коллекторы — одна из нескольких возобновляемых технологий, которые вместе составляют солнечное здание.Важно, чтобы с самого начала проектирования существовала симбиотическая связь между активными солнечными батареями и фотоэлектрическими батареями, тепловыми насосами и, возможно, небольшими ветряными турбинами. «Интегрированный дизайн» — один из лозунгов нового тысячелетия.

Неопреновые прокладки работают лучше всего, когда они сжаты в стыке, обычно на задней стороне краевого профиля панели. Для Teesside Polytechnic (архитекторы Basil Spence & Partners) была разработана простая сжимаемая прокладка с использованием деревянных кромок с панелями из стеклопластика (рис.3.21), для использования с панелями I м x I м. Более сложное уплотнение было разработано для Mondial House (Hodge, 1968) (рис. 3.22), в котором используется комбинация неопреновой перегородки, заднего канала из ПВХ и полосового герметика при сжатии от задней пластины. от Yarsley Laboratories в соответствии с BS 4315, моделируя дождь 8,75 см в час при скорости ветра 56-64 км / ч. Этот очень сложный стык сочетает в себе принципы открытого дренажа и лабиринтного стыка. В результате этого опыта в Mondial House компания Anmac Ltd разработала собственное «запатентованное» двухступенчатое механическое соединение под названием LSB.Это имело то преимущество, что соединительный продукт находился под сжатием и был скрыт от …

Площадка из-за высокой скорости ветра в сочетании с собственным малым весом, а размер и количество креплений для большой панели требуют тщательного рассмотрения. Хотя стеклопластик как материал относительно прочен, может быть рекомендована защита поверхности во время транспортировки и монтажа на месте, чтобы избежать царапин на поверхности (рис. 3.26).

Мы видим, что крупнейшие мировые компании берут на себя обязательства в области энергетических технологий и другие инновации, которые повлияют на проектирование зданий.Хорошим примером этого является кампания Eco-Imagination на 1,5 миллиарда инвестиций, начатая генеральным директором General Electric (GE) Джеффри Иммельтом в 2005 году, задолго до нынешней волны экологических корпоративных проблем. Кампания включает крупные инвестиции в технологии солнечной и ветровой энергии, а также в опреснение воды. Кроме того, GE поставила цель снизить интенсивность выбросов парниковых газов (ПГ) на 30 к концу 2008 года, а к концу 2012 года — на 1 абсолютное сокращение. GE также поставила цель повышения энергоэффективности на 30 к концу 2012 года.Прогресс будет оцениваться по сравнению с исходным уровнем 2004 г.143

С момента завершения строительства экологических домиков в 1991 году более 5000 человек (в основном школьники) заняли их в течение недельного обучения. Во время своего пребывания они узнают об управлении возобновляемыми источниками энергии, сбережении энергии и воды, обращении со сточными водами, технологиях компостирования и экологически безопасных способах выращивания продуктов питания. Сами эко-коттеджи представляют собой две автономные жилые единицы, в которых электроснабжение, водоснабжение, канализационная система и система отопления являются независимыми автономными системами, которые эксплуатируются и изучаются теми, кто в них живет.Каждая каюта получает равную долю вырабатываемой энергии, которая отслеживается на табло внутри кают. На табло отображается информация о напряжении батареи, входном и выходном токах, как мгновенных, так и накопленных, скорости ветра,

Обычно аэроупругие измерения проводятся при нескольких скоростях ветра в диапазоне, выбранном для получения информации как об относительно общих событиях, таких как 10-летние ветровые нагрузки, которые могут влиять на удобство обслуживания и комфорт пассажиров, так и относительно редких событиях, таких как 100 -летние ветры, определяющие прочность конструкции.Моделирование

Концепция использования спутникового радиолокационного высотомера была разработана компанией Skylab в 1973 году. Спутник Seasat проработал несколько месяцев в 1978 году и стал первым спутником, обеспечивающим глобальное покрытие. Перспектива теперь состоит в том, чтобы два спутника работали одновременно. Чем выше волны в зоне действия спутникового радара, тем больше распространяется время прихода отраженного импульса. Регулируя высоту отраженного импульса до постоянного значения, наклон переднего фронта позволяет измерить значительную высоту волны.Скорость ветра обозначается обратным рассеянием сигнала. Ранние радары не позволяли измерять период волны, но более поздние радары с синтезированной апертурой должны восполнить этот пробел.

Локальные генерирующие установки, приводимые в действие двигателями внутреннего сгорания, водой, солнцем или ветром, как правило, дороги в покупке и обслуживании, имеют ограниченную мощность по сравнению с мощностью, которую мы ожидаем от наших электрических систем, и менее эффективны и надежны, чем центральные электростанции.Они также могут быть шумными и неприятно пахнущими, они могут быть не в состоянии генерировать постоянный переменный ток и могут быть не в состоянии обеспечивать электричеством при низком уровне воды или скорости ветра, при наличии облаков или при их разрушении.

Ниже Пять платьев, вошедших в финал коллекции Хусейна Чалаяна Inertia, включают в себя драматический момент столкновения гипотетической машины, разбивающейся на высокой скорости. Удар превратился в форму, а обломки — в украшение. Ветряк ловит волосы модели, чтобы зритель продолжал ассоциировать себя со скоростным путешествием.

Таблица 4.6 Расчетное давление ветра «PZ» для ветровой зоны-1 (базовая скорость ветра 33 м с) Таблица 4.6 Расчетное давление ветра «PZ» для ветровой зоны-1 (базовая скорость ветра 33 м с) Таблица 4.7 Расчетное давление ветра «PZ» ‘для ветровой зоны — II (базовая скорость ветра 39 м с) Таблица 4.7 Расчетное давление ветра «PZ» для ветровой зоны — II (базовая скорость ветра 39 м с) Таблица 4.8 Расчетное давление ветра «PZ» для ветровой зоны — III (базовая скорость ветра 44 м с) Таблица 4.8 Расчетное давление ветра «PZ» для ветровой зоны III (Базовая скорость ветра 44 м с) Таблица 4.9 Расчетное давление ветра ‘PZ для ветровой зоны -IV (базовая скорость ветра 47 м сек) Таблица 4.9 Расчетное давление ветра’ PZ для ветровой зоны -IV (базовая скорость ветра 47 м сек) Таблица 4.10 Расчетное давление ветра ‘PZ’ для ветровой зоны-V (Базовая скорость ветра 50 мсек) Таблица 4.10 Расчетное давление ветра «PZ» для ветровой зоны V (Базовая скорость ветра 50 мсек) Таблица 4.11 Расчетное давление ветра «PZ» для ветровой зоны- VI (Базовая скорость ветра 55 мсек) Таблица 4.11 Расчетное давление ветра «PZ» для ветровой зоны VI (Базовая скорость ветра 55 мсек) Из таблицы 4.6, ит…

Термостат и краны для распыления были бы дешевле, чем фотоэлектрическая панель, и внесли бы реальный вклад в энергоэффективность. Всегда будет более рентабельным использовать лампы с низким энергопотреблением, хороший контроль, защиту от сквозняков или большую изоляцию, чем установка фотоэлектрических модулей или ветряной турбины в существующем неэффективном здании. Для новых построек следует уделять первоочередное внимание самым лучшим стандартам энергоэффективности и контроля, а не дополнительным технологиям.

Самый сложный вопрос я оставил напоследок — устойчивость к ветровым нагрузкам.Можно предположить, что здание, простоявшее много лет, а может и столетий, выдержало испытание временем. Хотя это не является необоснованным для каменных конструкций с большими массами, более проблематичными являются более легкие деревянные конструкции, которые могли подвергаться некоторому износу, особенно если были периоды небрежного обслуживания. Более того, мы понимаем, что изменение климата приведет к увеличению скорости ветра в будущем, что снова станет проблемой для деревянных конструкций, а не для кирпичной кладки.В результате может быть трудно продемонстрировать, что существующая конструкция может выдерживать требуемые расчетные нагрузки. Конечно, пытаясь сделать это, можно часто рассматривать конструкцию, действующую в одиночку, тогда как рамы всегда могли в некоторой степени полагаться на заполняющий материал. Конечно, можно использовать сопротивление филеночных панелей, если они имеют конструкцию, признанную …

Здание имеет фотоэлектрическую батарею мощностью 20 кВт на южной крыше, которая ежегодно производит равный процент электроэнергии, потребляемой системой освещения здания в течение всего года.Кроме того, Save The Bay работает в партнерстве с другими над строительством ветряной турбины на этом участке. С прицелом на

Под «влажностью» подразумевается, что судно проходит через сильные брызги или зеленое море. Область изгиба — это область, на которую с наибольшей вероятностью будет оказано воздействие, и предполагается, что это будет сделано ниже. Это может ограничивать скорость корабля, и проектировщику необходимо каким-то образом оценить условия, в которых это произойдет, и насколько суровыми они будут. В некоторой степени влажность субъективна и, безусловно, зависит от скорости и направления ветра, а также от волновой системы.В прошлом его часто изучали с помощью моделей, движущихся по волнам, но теперь его обычно оценивают путем расчета относительного движения носовой части и местной морской поверхности. Сделано предположение, что вероятность увлажнения палубы такая же, как и относительное движение, превышающее местный надводный борт. Чем больше разница, тем более влажным может быть корабль.

Риск проникновения дождя через щели в конструкции выше, когда дождь сопровождается ветром, чем в спокойных условиях.Было установлено, что интенсивность воздействия дождя может варьироваться как в зависимости от количества осадков, так и при измерениях скорости ветра, сделанных Лейси с использованием датчиков дождя, установленных на стенах зданий, и показали, что количество дождя, обрушившегося на стену, было прямо пропорционально скорости ветра. произведение осадков на землю и скорости ветра во время дождя. Это соотношение использовалось в качестве основы для вывода индекса проливного дождя, который можно было использовать для определения относительной вероятности проникновения дождя. Произведение среднегодового общего количества осадков в метрах и годовой скорости ветра в метрах в секунду дает среднегодовой индекс воздействия проливного дождя.Были составлены контурные карты, показывающие среднегодовой индекс проливного дождя для районов на Британских островах. Скорость ветра, используемая при расчете индекса, относится к открытой, ровной площадке, поэтому местные поправочные коэффициенты имеют …

То, что даже очень холодный свежий воздух может быть введен в стойло для лошадей, так что при смешивании со стабильным воздухом он больше не имеет скорости и холода, присущих сквозняку. Рассмотрите лошадь на улице и скорость ветра, которую она легко переносит, и поймите, что нормальные воздушные потоки при хорошей вентиляции в конюшне не имеют большого значения.

Центр планирует добавить ветряную турбину Northwind 100, финансируемую Фондом возобновляемой энергии Массачусетса. Он будет расположен на 40-метровой монопольной башне к юго-востоку от здания. Турбина будет обеспечивать Вудс-Холл более 100 000 кВт / ч электроэнергии в год, что потенциально позволит центру реализовать свою цель функционирования в качестве чистого экспортера энергии, а это означает, что здание будет вырабатывать больше энергии, чем использует. Фактически это означает, что объект будет в определенной степени компенсировать потребление соседями.Интеграция всех этих энергосберегающих компонентов в значительной степени способствует общему успеху здания как здорового и продуктивного рабочего места в дополнение к исследовательскому институту, который отражает его стремления к сохранению окружающей среды.

Обычно используемое статическое давление ветра 20 фунтов на квадратный фут, как указано во многих строительных нормах и правилах, соответствует скорости 88 миль в час (миль в час) из уравнения. 1.4.4. Коэффициент воздействия C 1,0. коэффициент порыва Q, равный 2,0, и коэффициент формы Cp, равный 1,3 для воздухонепроницаемого здания, наряду с эквивалентным статическим давлением p 20 фунтов на квадратный фут, даст из уравнения.1.4.5 динамическое давление q 7,7 фунтов на квадратный фут, что соответствует, используя уравнение. 1.4.4, до скорости ветра 55 миль в час. Для всех зданий с неплоскими поверхностями, плоскими поверхностями, наклоненными к направлению ветра, или поверхностями, имеющими значительные отверстия, следует проводить особое определение сил ветра с использованием таких источников, как Стандарт 1.2 ASCE 7 или Национальный строительный кодекс Канады 1.9. Для более подробного рассмотрения ветровых нагрузок читатель может обратиться к Целевому комитету по ветровым силам 1.36, Лью.Симиу и Эллингвуд в Руководстве по проектированию строительных конструкций 1.10, Мехта 1.37. и Статопулос, Сарри и Давенпорт 1.38.

Ветряная турбина своими руками | Возобновляемая энергия

Введение

Один из самых эффективных способов получения энергии — ветряные турбины. Они используют силу ветра для вращения двигателя, вырабатывающего электричество. Поскольку мир сталкивается с серьезным экологическим кризисом, такое изобретение сегодня более необходимо, чем когда-либо прежде.

Тем не менее, вы не можете просто установить ветряк перед своим домом.Вам нужно будет учесть много вещей, главная из которых — расходы. Но мы придумали отличный способ помочь вам сохранить окружающую среду и ваши деньги одновременно! В этой статье мы расскажем вам, как вы можете построить свою ветряную турбину своими руками и использовать ее в повседневной жизни.

Что такое ветряная турбина?

Ветряная турбина — это устройство, которое улавливает энергию ветра и преобразует ее в электрическую.

Широкий спектр крошечных и больших ветряных турбин работает для чего угодно, от зарядки небольших устройств до питания всего дома.Ветряные турбины также служат электростанциями для лодок и светофоров.

Это революционная замена для энергоемких источников питания. Ветер, являющийся возобновляемым источником энергии, никогда не будет использоваться слишком много. Таким образом, это очень устойчивая идея. Сегодня эти ветряные турбины заменяют обычные источники электроэнергии для экономии ископаемого топлива.

Как работает ветряная турбина?


Энергия ветра — это форма солнечной энергии, которая образуется либо из-за того, что Солнце неравномерно нагревает атмосферу, неровностей поверхности Земли, либо из-за вращения Земли.

Ветряная турбина использует силы аэродинамики через лопасти, которые работают как лопасти винта вертолета. Этот процесс превращает энергию ветра в электрическую.

С одной стороны, давление воздуха снижается, когда через него дует ветер. Затем ротор передает энергию генератору либо напрямую, либо через ряд шестерен, если он включает в себя редуктор. Затем шестерня ускоряет вращение лопастей и позволяет генератору меньшего размера производить энергию. Благодаря этому процессу аэродинамическая сила, передаваемая генератору, производит электричество.

Преимущества

Основным преимуществом ветряных турбин является их устойчивость. Однако это инновационное устройство — это не только это. Вот несколько преимуществ ветряных турбин.

Низкая стоимость

Энергия ветра стоит не так дорого, как обычная электроэнергия. Это возобновляемый источник энергии, который всегда будет доступен где угодно. Энергия, которую мы используем сегодня, невозобновляемая и поэтому ограничена. Из-за этого его потребление обходится вам дороже.Однако использование неограниченного источника энергии сделает его дешевым и доступным.

Устойчивое развитие

Ветряная турбина использует только ветер в качестве источника энергии. Никаких других природных ресурсов он не использует. Следовательно, он очень экологичен, безопасен и остается устойчивым.

Чистый

Ветряная турбина — чистый источник энергии. Он обеспечивает вас нетронутым, чистым электричеством, которое может работать с максимальной эффективностью. Также они не издают много шума, что тоже очень удобно.

Энергоемкие участки

Ветряк, сделанный своими руками, — мощный портативный источник энергии. Вы можете взять его с собой, чтобы увидеть, какие части вашего дома потребляют больше электроэнергии, и соответственно сэкономить электроэнергию.

Используемые компоненты

На видео выше показано руководство по созданию ветряной турбины с вертикальной осью. Вот список вещей, которые вам понадобятся для создания ветряной турбины:

  • Инструменты
  • Кузов
  • Лезвия
  • Мотор
  • Центральный узел
  • Хвост
  • Башня
  • Диод и батареи
  • Какие процессы влекут за собой

Создание ветряного генератора для дома

Сбор инструмента

Соберите все инструменты, необходимые для сборки ветряной турбины.Для этого обратитесь к списку выше. Необходимы инструменты для зачистки проводов и паяльники. Кроме того, собирайте материалы, которые можно перерабатывать, например 2-литровые пластиковые бутылки из-под газировки и их крышки. Собрать легкие и тонкие полоски металла эпоксидной смолой и клеем.

Убедитесь, что у вас есть традиционные инструменты, такие как пила, гаечные ключи и электродрель. Было бы полезно, если бы у вас было все вокруг для удобства. Кроме того, прежде чем приступить к строительству ветряной турбины, составьте план конструкции из бетона.

Водосборная зона

Площадь водосбора — это часть, которая собирает ветер.Для изготовления этой детали вам понадобятся верхние части пластиковых бутылок. Отпилив их с горлышка бутылок с газировкой, используйте эпоксидную смолу, чтобы соединить крышки бутылок вместе. Затем исправляйте их, пока не создадите четыре соединительных компонента.

Вентилятор

Чтобы сделать эту деталь, вырежьте как минимум фут длиной и дюйм шириной «x». Затем снова используйте эпоксидную смолу, чтобы прикрепить «веер» к муфтам. Дайте эпоксидной смоле застыть.

Подключение отвода к вентилятору

Вверните крышки бутылок, которые вы ранее отпилили, в пары.Это не сложная задача, если у ваших куплетов правильный дизайн.

Генератор

Генератор — это то место, где вы используете диоды, батареи и двигатель. Закрепите генератор и вентилятор вместе, используя эпоксидную смолу. Все оставшиеся края зафиксируйте клеем.

Стенд

Эта деталь основана на типе двигателя, который вы использовали для своего генератора. Тем не менее, вы можете сделать подставку для ветряной турбины с помощью небольшого прямоугольного куска дерева.

Завершение

После сборки стойки обязательно аккуратно прикрепите генератор и вентилятор к стойке. Держите устройство в устойчивом положении. Он должен выдерживать даже сильный ветер. Вы можете использовать механизмы взвешивания, чтобы генератор работал быстро.

Заключение

Теперь у вас есть собственная ветряная турбина. Вам не нужно было тратить целые состояния на его покупку или установку. За очень меньшие деньги вы можете построить себе электростанцию, которая поможет вам сэкономить деньги даже в будущем.Начните строить его прямо сейчас, чтобы начать экономить как деньги, так и невозобновляемые источники энергии.

Старая 17-футовая ветряная турбина

Эта страница посвящена одному из наших старых проектов. Мы храним ВСЕ наши проекты в Интернете для всех, кто заинтересован … но мы больше не реализуем многие из этих старых идей. Перед тем, как начать этот проект, пожалуйста, проверьте нашу главную страницу ветроэнергетики, чтобы проверить наличие похожих, более свежих дизайнов. Они будут в верхней части списка и отмечены тегом «активный проект».Если у вас есть какие-либо вопросы о том, что является актуальным, а что нет, или почему мы больше не работаем над определенными проектами, сначала посетите нашу страницу «Эволюция ветряных турбин», чтобы получить подробную историю того, как наши проекты менялись за эти годы. Вы также можете написать нам по электронной почте, и мы заполним вас, если позволяет наш объем электронной почты … сначала проверьте страницу Evolution.
СТРАНИЦА 1
Процедуры изготовления рамы и проектирования генератора		 СТРАНИЦА 2
Отделка рамы и изготовление генератора		 СТРАНИЦА 3
Генератор и лезвие в сборе		 СТРАНИЦА 4
Установка на вышку и подъем!
для испанского ОБНОВЛЕНИЕ! Это была хорошая машина, и следующие страницы должны быть информативными, но прежде чем вы слишком увлечетесь созданием этого дизайна, обязательно посмотрите обновленный 17-футовый дизайн здесь: https: // www.otherpower.com/new17page1.html

И обязательно ознакомьтесь с нашей книгой Homebrew Wind Power для получения дополнительной информации о небольшой ветроэнергетике!

Эти страницы служат кратким описанием создания и эксплуатации ветряной турбины диаметром 17 дюймов с нуля. Это очень похоже на другие конструкции, которые мы создали, только немного увеличены в масштабе.

На фото выше все металлические части машины, кроме хвостовой части. В отличие от большинства других машин, которые мы построили в прошлом, в этой машине не используются восстановленные автозапчасти.(Здесь нет запчастей Volvo !!) Я начал со ступицы прицепа и шпинделя. Стальные роторы генератора имеют диаметр 16 дюймов, вырезаны из стали толщиной 1/2 дюйма. Я сделал это в местном магазине, где есть станок для гидроабразивной резки с ЧПУ. Диски стоят около 70 долларов за штуку, но они вышли очень красиво — все отверстия просверлены и т. Д. «Подшипник рыскания» (та часть, которая скользит по вершине башни) представляет собой кусок длиной 16 дюймов и диаметром трубы 3 дюйма. Шпиндель ступицы прицепа подвешен внутри куска трубы диаметром 4 дюйма и длиной 4 дюйма через два стальных «кольца», которые я вырезал кольцевой пилой.Стальной кронштейн, поддерживающий хвостовую ось, изготовлен из стали толщиной 1/2 дюйма, высотой 6 дюймов и срезан под углом 18 градусов, что очень похоже на планы Хью Пигготта — только немного в увеличенном масштабе.

Выше у нас есть сваренное основное шасси машины. Если бы я повторил это снова, я бы, наверное, сделал несколько вещей сильнее. Я бы рассмотрел подшипник рыскания большего диаметра. Я бы укрепил хвостовой кронштейн (этот плоский кусок с углом 18 градусов), где он приварен к подшипнику рыскания. Я бы использовал ступицу / шпиндель большего размера.Как бы то ни было … пока он работает нормально, но некоторые незначительные обновления не причинят вреда.

Выше я приварил 6 кронштейнов статора. Диаметр статора будет 20 дюймов, поэтому диаметр кронштейнов статора также будет 20 дюймов. Я сделал простой «зажим» диаметром 20 дюймов и просверлил в нем 6 отверстий — и центральное отверстие, которое подходит для шпинделя колеса (в основном пустой статор), а затем мы прикрутили кронштейны статора к зажимному приспособлению. Мы можем затем прикрепите зажимное приспособление к шпинделю колеса и приварите кронштейны точно в нужном положении.

На изображении выше показан шаблон, который мы используем для размещения магнитов на стальных роторах. В этой машине у нас есть 16 магнитов на ротор. Магниты довольно большие — очень мощные … и опасные !! Они измеряют 1,5 дюйма на 3 дюйма на 3/4 дюйма в толщину.

Здесь я указал путь, по которому будут двигаться магниты, и примерный размер, который, по моему мнению, должны быть катушками. Позже эта деревянная деталь будет служить дном формы статора, поэтому у меня будут некоторые рекомендации по размещению катушек.

На изображении выше у нас есть магниты, «супер приклеенные» к ротору, и один ротор установлен на машине.Конечно, нам нужно снять эту заднюю часть, чтобы мы могли залить полиэфирной смолой вокруг магнитов.

Я сделал намотчик катушки таким образом, чтобы внутренний шпиндель был размером с мой «бумажный» шаблон катушки. Диски имеют 6 дюймов в диаметре, остальное — простая ручная работа, как и все другие ветряные турбины, которые мы сделали. Большинство прошлых машин имели магниты немного тоньше (1/2 дюйма). В этой машине используются более толстые магниты толщиной 3/4 дюйма, поэтому мы также можем работать с немного более толстым статором. Этот статор будет иметь толщину 5/8 дюйма, поэтому катушки могут быть немного толще.Намотчик катушек в собранном виде делает катушки толщиной 9/16 дюйма, мне нравится наматывать их немного тоньше, чем статор.

Сначала наматываем 1 тестовую катушку. Поскольку это новая конструкция, мне нужно было сделать тестовую катушку «нужного размера». Затем я могу пропустить это между магнитными роторами и получить представление о том, сколько обмоток нам нужно для желаемой скорости включения. Поскольку это планируется 17-футовая машина, мы хотим, чтобы скорость включения составляла около 70–80 об / мин. Эта тестовая катушка состоит из 79 витков провода №13.

Было бы красивее, если бы я отлил эту катушку в такую ​​сборку, но иногда я бываю нетерпеливым.Мы вырезали кусок фанеры и приклеили туда катушку, чтобы мы могли установить катушку на 2 кронштейна статора и пропустить ее между роторами магнита.

Здесь мы тестируем катушку с одним ротором на машине. У нас есть оптический тахометр для точного измерения частоты вращения. Здесь мы видим 2,4 Вольта при 70 об / мин. Здесь следует отметить … эти магниты действительно теснятся на дисках! На внутреннем диаметре «магнитного кольца» расстояние между магнитами составляет менее 3/8 дюйма. Это, безусловно, вызывает некоторую компенсацию в катушках, когда у нас есть два противоположных полюса на одном плече катушки одновременно, и это приводит к некоторым поток, идущий прямо от магнита к магниту, а не через наши катушки, где мы этого хотим.Таким образом, мы не очень хорошо используем наши магниты в этой машине, но … мы сохраняем ее, возможно, немного меньше и легче, делая все таким образом. Это компромисс … мы тратим немного больше на магниты, и у нас есть немного меньший вес и меньшая машина.

На изображении выше показана задняя часть машины с установленной испытательной катушкой. Вы также можете увидеть большой резистор, который я использовал для «загрузки» этой испытательной катушки, и получить приблизительное представление о том, какую мощность ожидать при заданных оборотах.

Притяжение между этими магнитными роторами очень сильное и очень опасное !! Мы просверлили 3 отверстия с резьбой в переднем роторе так, чтобы мы «поддомкрачивали» ротор вниз или «поднимали» его обратно с помощью кусков полной резьбы 3 1/2 дюйма.(подъемные винты) Это займет некоторое время, но это единственный безопасный способ сделать это. Примечание редактора — пальцы Джорджа в ПЛОХОМ месте. Если установочные винты выйдут из строя, он ПОТЕРЯЕТ 4 пальца. Это маловероятно, но об этом всегда нужно помнить при работе с любым магнитным ротором.

Вот и передний ротор. Теперь при 70 об / мин с этой катушкой мы видим 5,4 В переменного тока, что почти идеально для включения 48 В. Итак, моя тестовая катушка прямо там. Я предпочитаю немного более высокую скорость включения, поэтому настоящие катушки будут иметь на несколько меньше витков чуть более тяжелого провода.Еще один тест, который я сделал … Я подключил эту одиночную катушку к большому резистору (где-то около 1 Ом, я думаю) и сильно провернул его вручную. Примерно при 104 об / мин под нагрузкой у меня было 6 вольт переменного тока и 6 ампер на резисторе (36 ватт). Я не уверен, правильно ли я все это понимаю, но я думаю, что с 12 катушками, подключенными в 3-фазную звездную конфигурацию … у меня должно быть около 400 Вт при 100 об / мин.

На данный момент у нас есть около 2 дней работы над проектом.

СТРАНИЦА 1
Процедуры изготовления рамы и проектирования генератора		 СТРАНИЦА 2
Отделка рамы и изготовление генератора		 СТРАНИЦА 3
Генератор и лезвие в сборе		 СТРАНИЦА 4
Установка на вышку и подъем!
.

No related posts.

Разное

Похожие записи

Как правильно промывать нос при насморке: эффективные методы и растворы

18.11.2024

Питание кормящей мамы: что можно есть при грудном вскармливании

17.11.2024

Лучшая зимняя обувь для детей 2 лет: выбираем комфортные и надежные модели

16.11.2024

Детская комната для новорожденного: оформление, дизайн и планировка

15.11.2024

Увлажнитель воздуха: польза и вред для здоровья, отзывы специалистов и пользователей

14.11.2024

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

+7 495 120-13-73, 8 800 500-97-74; [email protected] [email protected]
Карта сайта