Tegenwoordig, terwijl de elektriciteitstarieven stijgen en de wens van mensen om landhuizen en datsja's te bouwen buiten de "beschaving" toeneemt, wenden veel eigenaren van particuliere landgoederen zich steeds meer tot alternatieve energiebronnen. De goedkoopste op dit moment is windenergie. Voor het gebruik ervan zijn speciale apparaten ontworpen. Verderop in het artikel zullen we bekijken wat een windgenerator is.
Terminologie
Windmolen-elektriciteitsgenerator is een apparaat dat de kinetische energie van de luchtstroom omzet in mechanisch. Deze kracht start de rotatie van de rotor. Als resultaat van zijn werk wordt mechanische energie vervolgens omgezet in elektrische energie.
Industrieel gebruik
Dergelijke apparaten worden gebouwd door grote particuliere of openbare energiebedrijven. Meestal worden ze gecombineerd tot zogenaamde netwerken. Het resultaat zijn windparken. Deze industriële netwerken zijn andersvan nucleair of thermisch door de volledige afwezigheid van zowel grondstoffen (brandstof) als afval. Om ervoor te zorgen dat de windmolenparkgenerator storingsvrij werkt, moet het gemiddelde jaarlijkse luchtdebiet hoog zijn. Het vermogen van moderne systemen kan oplopen tot 7,5 MW.
Enkele operationele problemen
De industriële windgenerator wordt binnen zeven of tien dagen op een speciaal voorbereide locatie gemonteerd. En het verkrijgen van vergunningen voor de bouw van een constructie kan in sommige gevallen meer dan een jaar duren. Daarnaast zijn langetermijnstudies nodig op de plaats waar de windgeneratoren zullen worden geïnstalleerd. In ieder geval gedurende het jaar wordt de richting en snelheid van luchtstromen bestudeerd. Al deze activiteiten verlengen de uitvoeringsperiode van projecten aanzienlijk.
Korte historische achtergrond
Het is vermeldenswaard dat mensen in de oudheid windenergie begonnen te gebruiken. Een eenvoudig voorbeeld is een zeil. Windmolens werden al 200 jaar voor onze jaartelling gebouwd en na de ontdekking van elektriciteit begonnen mensen te proberen de kracht van luchtstromen te gebruiken om het te verkrijgen. Tot de jaren 50 van de vorige eeuw werd er in de Sovjet-Unie continu gewerkt aan het ontwerp en ontwerp van nieuwe apparatuur. Windgeneratoren worden veel gebruikt in het land.
Toepassingsgebied
De windgenerator kan direct worden gebruikt voor het beoogde doel of kan puur decoratieve functies vervullen. De propeller kan worden uitgerust met een ratel en zetapparaat naar elke geschikte locatie. Voor industriële doeleinden werd vroeger een windgenerator gebruikt voor het malen van graan. Tegenwoordig wordt voor deze doeleinden in de regel andere apparatuur gebruikt. Windgeneratoren worden vaak gebruikt voor in huis. Beoordelingen van eigenaren van onroerend goed in de voorsteden getuigen van de effectiviteit van een dergelijk ontwerp tijdens het pompen van water. Dus volgens sommige gebruikers kan de unit ongeveer 30-50 liter / uur uit een put of put tillen. Dergelijke generatoren zijn zeer relevant om te geven. Windstructuren zijn vaak onmisbaar bij onderbrekingen in de stroomtoevoer naar het netwerk. Ze worden ook gebruikt om het verwarmingssysteem te starten. De windgenerator wordt echter het meest gebruikt voor het opwekken van elektriciteit.
Classificatie
Als het nodig zou zijn om een windgenerator voor een privéwoning aan te schaffen, moet u meer te weten komen over de typen van dit apparaat en het werkingsprincipe. Het ontwerp kan van het carrouseltype zijn. In dit geval heeft het een verticale rotatie-as. Ook kan het ontwerp gevleugeld zijn. Dit betekent dat de rotatie-as van de unit horizontaal is. Bekijk vervolgens elk type afzonderlijk.
Carrouselontwerp
Zo'n windgenerator heeft ongetwijfeld zijn verdiensten. Het krijgt snel grip in het proces van het vergroten van de kracht van de luchtstroom. Vervolgens ligt de rotatiesnelheid bijna op hetzelfde niveau. Dit ontwerp bewaakt onafhankelijk de richting van de wind. Dit betekent dat ze geen aanvullendearmaturen. De windgenerator van het carrouseltype beweegt langzaam. Dit maakt het gebruik van vrij eenvoudige schema's mogelijk. Tegelijkertijd beperkt lage snelheid het gebruik van constructies aanzienlijk. Dit komt door het feit dat er behoefte is om extra step-up versnellingsbakken te gebruiken. Multipliers hebben een vrij laag rendement. Zonder versnellingsbak is de werking van een windgenerator aanzienlijk moeilijker.
Vleugelontwerp
Wat is zo'n generator (wind)? Recensies van veel gebruikers spreken in het voordeel van dit ontwerp. De vleugeleenheid heeft veel voordelen ten opzichte van de hierboven beschreven. Aan de onbetwiste voordelen die een dergelijke windgenerator heeft, schrijven gebruikers een vrij hoge rotatiesnelheid toe. Hierdoor is er geen extra gebruik van de vermenigvuldiger nodig. De bladen van de schoepstructuur moeten loodrecht op de luchtstroom worden geplaatst, dat wil zeggen verticaal. Hiervoor wordt een stabilisator gebruikt. Een ander voordeel dat gebruikers zeggen dat de windvaangenerator heeft, is de hoge energieomzettingsefficiëntie van de luchtstroom. Tegelijkertijd is de rotatiesnelheid in dergelijke ontwerpen omgekeerd evenredig met het aantal bladen. In dit opzicht hebben de eenheden in de regel niet meer dan drie vleugels. De grote populariteit van dergelijke installaties is ook te danken aan het gemak waarmee constructies kunnen worden vervaardigd.
Selectiecriteria apparaat
Allereerst is het noodzakelijk om precies de gemiddelde snelheid te bepalen ende voorkeursrichting van de luchtstroom op de plaats waar de unit zal werken. U moet op de hoogte zijn van enkele parameters. De beginsnelheid waarmee de rotatie van de bladen begint is dus 2 m/s. De unit bereikt maximale efficiëntie met een debiet van 9-12 m/s. Het vermogen van de generator hangt af van de diameter van de propeller en de windsnelheid.
Ontwerpkenmerken
Waar bestaat een windgenerator voor thuis uit? Het ontwerp zelf omvat een wiel met bladen. Hij heeft ook een versnellingsbak. Dit mechanisme is ontworpen om koppel om te zetten en over te dragen. Ook in het ontwerp is er een mast. Het apparaat zelf is erop geïnstalleerd. Tevens is de unit voorzien van een accu en een omvormer. Met behulp van deze laatste wordt de gelijkstroom omgezet in een effectieve wisselstroom.
Apparaat en netwerk
De meeste units die tegenwoordig bestaan, werken met een gecentraliseerde of lokale elektrische bron. Het kan bijvoorbeeld een dieselgenerator zijn. De noodzaak om een extra bron te gebruiken wordt verklaard door de instabiliteit van luchtstromen. In dit geval voert het netwerk een stabiliserende taak uit. Er zijn bepaalde voorwaarden voor het gebruik van dergelijke structuren. Een van de belangrijkste is dat het vermogen van het netwerk noodzakelijkerwijs minstens 1,8 keer hoger moet zijn dan dat van een windgenerator.
Werkingsprincipe
Krachtige luchtstromen drijven de wieken van een windgenerator aan. Ze beginnen te draaien. De ontvangen energie wordt via de rotor naar de vermenigvuldiger overgebracht. hoeHierboven werd gezegd dat de units zowel individueel als in groepen kunnen functioneren. In sommige ontwerpen zijn multipliers geïnstalleerd om de prestaties van het apparaat te verbeteren. Het moet gezegd dat niet iedereen zo'n apparaat kan kopen. In dit opzicht bouwen sommige mensen met hun eigen handen windgeneratoren voor hun huis. Hoe dit te doen, zullen we verder bekijken.
Type unit
Wat zijn windgeneratoren voor thuis? Er zijn twee soorten apparaten. De eerste is een horizontale en de tweede is een verticale windgenerator. Het laatste ontwerp is volgens de gebruikers zelf gemakkelijker te monteren en te installeren - het balanceren van het apparaat is vrij eenvoudig. Bovendien heeft dit systeem een hogere coëfficiënt van effectieve windwerking. Hoe krachtiger het apparaat dat voor montage wordt gekozen, hoe groter het gewicht en de diameter van het wiel. Dit zal op zijn beurt het balanceren en installeren moeilijker maken.
Componenten
Voordat u een windgenerator maakt, moet u alle noodzakelijke elementen en details voorbereiden:
- 12 V-batterij. Je kunt een auto-apparaat gebruiken, maar het is beter om een alternatief te kopen. Zo'n batterij is veiliger en duurzamer.
- Generator 12 V.
- Rotor 1,5-2 m.
- Metalen vat of emmer (groot). Het is wenselijk om een container van aluminium of roestvrij staal te gebruiken.
- Accu-oplaadrelais.
- Relais voor het opladen van de lamp (auto, bijvoorbeeld).
- Semi-verzegelde schakelaar.
- Aansluitdoos.
- Voltmeter. U kunt de auto gebruiken.
- Mast, waarvan de hoogte 2 tot 10 meter is. Je kunt het ook zelf maken. Hiervoor zijn PVC-buizen en metalen onderdelen voor de basis nodig.
- 4 M6 bouten.
- Draden.
- RVS draad of klemmen. Deze elementen worden aan de mast bevestigd.
Je hebt ook de volgende hulpmiddelen nodig:
- Snijders.
- Boor en boor.
- Schroevendraaier.
- Sleutels.
De mast monteren
Voor de installatie is het noodzakelijk om de fundering te vullen in overeenstemming met het volume van de basis en de doorsnede van de buis. In dit geval moet rekening worden gehouden met klimaat- en bodemeigenschappen. Installatie van een mast met een windturbine wordt uitgevoerd nadat de mortel is gestold (minimaal een week na het storten). U kunt eenvoudig een paal in de grond graven en de tuidraden bevestigen. Deze optie is echter minder betrouwbaar.
Rotor
De diameter wordt gekozen op basis van de gemiddelde windsnelheid. Er wordt een rotor gemaakt en een katrol wordt opnieuw gemaakt (een speciaal wrijvingswiel met een rand of een groef rond de omtrek, ontworpen om beweging over te brengen op een aandrijfriem of touw). Bij windsnelheden tot 6-7 m/s zal de kracht van een element van 3 m zelfs hoger zijn.
Vleugels
Het vat is verdeeld in 4 gelijke delen. Hiervoor worden een meetlint en een marker gebruikt. De bladen zijn gesneden met een schaar voor metaal. De vleugels worden vervolgens bevestigd aan de katrol en de bodem. als bevestigingsmiddelenbouten worden gebruikt. Plaatsen daarvoor moeten zeer nauwkeurig worden gemeten, anders moet u in de toekomst vaak de rotatie aanpassen. De bladen vouwen voorzichtig, redelijkerwijs, om onnodige windstoten in de luchtstroom te voorkomen.
Montage
Draden zijn aangesloten op de generator en het circuit is gemonteerd in de schakelkast. De unit wordt aan de mast bevestigd. De draden zijn bevestigd aan de paal en de generator. Vervolgens wordt het apparaat en vervolgens de batterij op het circuit aangesloten. Met behulp van draden, waarvan de doorsnede maximaal 2,5 kW is, wordt de belasting aangesloten. Afhankelijk van de mate van doorbuiging van de messen wordt de rotatiesnelheid ingesteld. Zo'n eenheid zou voldoende moeten zijn om een landhuis of huisje van energie te voorzien.
Verhoogde productiviteit
Wanneer de mast tot 20-25 meter wordt geheven, zal de luchtstroomsnelheid met 30% toenemen. Tegelijkertijd wordt ook de energieproductie tot 1,5 keer verhoogd. Deze optie wordt gebruikt bij verminderde windsnelheid (tot 4 m/s). Met een hoge mast wordt de invloed van bomen en gebouwen geëlimineerd. Hier leest u hoe u uw eigen windturbine kunt maken.
Industrieontwikkeling
Vandaag kunt u tegen een redelijke prijs een windgenerator voor thuis kopen. Dit spreekt van de constante en actieve ontwikkeling van deze industrie. Door de installatie zelf aan te schaffen of te monteren, kunt u voor een behoorlijk lange tijd zorgen voor de energieonafhankelijkheid van uw eigen woning. In de regel is een unit met een nominaal vermogen van 1 kW voldoende voor een klein gebouw. Tegelijkertijd is de windsnelheid in het werkgebied van het apparaatmoet 8 m/s zijn. Als er geen stabiele luchtstroom in het gebied is, of het is zwak, kan het apparaat worden uitgerust met een dieselgenerator of fotovoltaïsche cellen. In Rusland wordt tegenwoordig alleen de opkomst van de neiging om windgeneratoren te installeren opgemerkt. Op de binnenlandse markt zijn slechts enkele fabrikanten van apparaten met een laag vermogen voor huishoudelijke behoeften vertegenwoordigd. De kosten van windturbines voor 1 kW in een complete set beginnen bij 35-40 duizend roebel. Dit zijn prijzen van twee jaar geleden. Het is niet nodig om een certificaat af te geven om het apparaat te installeren.
Nadelen en voordelen van uitbuiting
Ondanks de constante groei van de energietarieven, zijn de kosten van elektriciteit zelf in geen enkel opzicht een significante waarde in de meeste industrieën met andere kosten. Voor de consument van vandaag zijn stabiliteit en leveringszekerheid sleutelfactoren. De belangrijkste redenen die aanleiding geven tot een stijging van de kosten van energie voor industrieel gebruik, verkregen uit windgeneratoren, zijn:
- De behoefte aan autonome werking voor enige tijd. In deze gevallen worden batterijen gebruikt.
- De behoefte aan elektrische energie van industriële kwaliteit. Hiervoor wordt een omvormer gebruikt.
- De behoefte aan continue uptime. In dergelijke gevallen worden bovendien dieselgeneratoren gebruikt.
Wat betreft het gebruik van apparaten in het dagelijks leven, de nadelen van de bediening moeten zijn:
- De hoge kosten van batterijen. Zij isongeveer 25% van de prijs van het apparaat zelf.
- De relatief hoge kosten van de omvormer.
- Om een betrouwbare stroomvoorziening te garanderen, wordt in sommige gevallen gebruik gemaakt van een dieselgenerator. De kosten zijn vergelijkbaar met de prijs van het apparaat zelf.
Er moet echter worden opgemerkt dat deze factoren hun relevantie verliezen met een moderne dubbele conversie-UPS en een gemeenschappelijk netwerk. Tegenwoordig is het vanuit economisch oogpunt het meest geschikt voor industriële doeleinden om met behulp van een windgenerator geen elektriciteit, maar gelijkstroom of wisselstroom te ontvangen. Vervolgens wordt het omgezet in warmte voor warm water en woningverwarming. Hiervoor worden verwarmingselementen gebruikt. Deze regeling heeft zijn voordelen. Met name in dit geval kan een gewone ketel met water fungeren als energieaccumulator, voor warmteverbruik zijn er niet zulke strenge eisen aan de continuïteit en kwaliteit van de levering.
