1. Принцип работы ветроустановок

Автономные ветрогенераторы состоят из генератора, хвостовика, мачты, контроллера, инвертора и аккумуляторной батареи. У классических ветровых установок – 3 лопасти, закреплённых на роторе. Вращаясь ротор генератора создаёт трёхфазный переменный ток, который передаётся на контроллер, далее ток преобразуется в постоянное напряжение и подаётся на аккумуляторную батарею. Ток проходя по аккумуляторам одновременно и подзаряжает их и использует АКБ как проводники электричества.

Далее ток подаётся на инвертор, где приводиться в наши привычные показатели: переменный однофазный ток 220В, 50 Гц. Если потребление небольшое то сгенерированного электричества хватает для электроприборов и освещения, если тока с ветряка мало и не хватает - то недостаток покрывается за счёт аккумуляторов. Такой же принцип в автомобилях: когда мы едем, генератор в машине заряжает аккумуляторы и снабжает электричеством все приборы в машине, когда машина останавливается, то аккумулированный ток идёт из АКБ. Ничего сверхсложного в ветряках нет, в них используются все те изобретения которые мы постоянно используем каждый день, не подозревая об этом.

Ветрогенераторы современных конструкций позволяют использовать экономически эффективно энергию ветра. С помощью ветрогенераторов сегодня можно не только поставлять электроэнергию в «сеть» но и решать задачи электроснабжения локальных или островных объектов любой мощности.  Ветрогенераторы современных конструкций позволяют использовать экономически эффективно энергию ветра. С помощью ветрогенераторов сегодня можно не только поставлять электроэнергию в «сеть» но и решать задачи электроснабжения локальных или островных объектов любой мощности и любых мощностных потребностей.

1.2. Схемы включения ветрогенератора

1-й вариант включения Объект питается только от ветроэнергетической установки

Рис.2. Автономное обеспечение объекта с аккумуляторными батареями

2-й вариант включения

Ветрогенератор с аккумуляторами батареями и коммутация с сетью АВР(байпас) позволяет переключить питание объекта при отсутствии ветра и полном разряде аккумуляторов на электросеть. Эта же схема может использоваться и наоборот – ветрогенератор, как резервный источник питания. В этом случае АВР переключает вас на аккумуляторные батареи ветрогенератора при потери питания от электросети

Рис.3. Ветрогенератор с аккумуляторами батареями и коммутация с сетью АВР(байпас)

Например, для небольшого загородного дома при наличии среднегодовой скорости ветра более 4 м/с достаточно ветроустановки (сокращенно ВЭС) мощностью:

• Около 500 Вт для покрытия базовых потребностей в электроэнергии - освещение, телевизор, связь, радио, другая маломощная нагузка;

• От 1,5 до 5 кВт для электроснабжения почти полностью потребителей в типом загородном доме, включая стиральную машину, холодильник, компьютеры и т.д. В периоды сильного и продолжительного ветра излишки вырабатываемой электроэнергии могут использоваться для отопления помещений.

В связи с ростом цен на энергоносители, все больше владельцев частных домов обращаются к возобновляемых и нетрадиционных источников энергии (НВИЭ), таких как ветровая, солнечная, гидроэнергия и геотермальная. Здесь расскажем, как рядовому гражданину нашей страны рационально и доступно, с финансовой точки зрения, можно воспользоваться энергией ветра.

Перед тем как будет продемонстрирован пример выбора ветроэлектростанции (ВЭС), следует узнать, каким образом поток воздуха трансформируется в электрическую энергию и сколько такой энергии можно будет получить на своем участке. По приведенной формуле можно рассчитать энергию, которая «гуляет» вашим участком:

P = V³ • ρ • S

Например, на площадь, равной 3 кв.м дует воздушный поток обычной плотности со скоростью 5 м/с. При таких условиях получим:

P = V³ • ρ • S = 5³ • 1,25 • 12,5 = 1953,125

Где, V - скорость ветра, единица измерения - м/с ρ - плотность воздуха, единица измерения - кг/м3 S - площадь, на которую дует (пожимает) воздушный поток, единица измерения - м2

Почти 2 кВт, в идеале, если не учитывать ту часть потока, которая пойдет на завихрения, обтекание объекта и т.д. В реальных условиях максимально мы можем получить 30-40% от потенциальной энергии воздушного потока. Это ограничение связано с технологическим и физическим выполнением ветрогенератора. Более точный расчет можно сделать по следующей формуле:

P = ξ • π • R² • 0,5 • V³ • ρ • ηред • ηген

Где, ξ - коэффициент использования энергии ветра (в номинальном режиме для быстроходных ветряков достигает максимум ξmax = 0,4 ÷ 0,5), безмерная величина R - радиус ротора, единица измерения - м V - скорость воздушного потока, единица измерения - м / с ρ - плотность воздуха, единица измерения - кг/м3 ηред - КПД редуктора, единица измерения - проценты ηген - КПД генератора, единица измерения - проценты

Для следующих данных: ξ = 0,45 R = 2 м V = 5 м / с ρ = 1,25 кг/м3 ηред = 0,9 ηген = 0,85

Рассчитываем:

P = ξ • π • R² • 0,5 • V³ • ρ • ηред • ηген = 0,45 • π • 2² • 0,5 • 5³ • 1,25 • 0,9 • 0,85=338,8 мВт.

1.3.Варианты использования ветрогенератора в системе электроснабжения:

• работа ветряка с аккумулятором в автономном режиме;

• параллельная работа ветрогенератора на аккумуляторах и солнечных батареях;

• работа ветрогенератора с параллельным использованием резервного (дизельного, бензинового или газового) генератора;

• параллельная работа ветрогенератора и обычной электросети.

Преимущества использования ветрогенератора:

• получение экологически чистой, безопасной и надежной электроэнергии,

• снижение расходов оплаты за электричество;

• бесшумность работы устройства;

• наибольшее количество энергии ветрогенератор производит осенью или зимой, во время большей востребованности электричества для обогрева помещений;

• цена на ветрогенераторы намного ниже, чем стоимость альтернативных источников получения электроэнергии;

• возможность ветрогенератора параллельно работать с другими источниками электроэнергии;

• возможность выбора мощности ветроустановки, в зависимости от типа местности и количества необходимой электроэнергии;

• возможность использования ветрогенераторов на яхтах или кораблях;

• потратившись один раз на ветроустановку, обеспечивается электроснабжение минимум на 20 лет.