Szélgenerátor (49 Fotó): Választás Szélerőmű Magánházához Villamosenergia -termeléshez, Előnyök és Hátrányok, Szélerőműpark építése

2024 Szerző: Beatrice Philips | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-18 12:14

Az életkörülmények javítása érdekében az emberiség vizet és különféle ásványokat használ. Az utóbbi időben népszerűvé váltak az alternatív energiaforrások, különösen a szélenergia. Ez utóbbinak köszönhetően az emberek megtanultak energiaellátást kapni mind a háztartási, mind az ipari igényekhez.

Ami?

Tekintettel arra, hogy az energiaforrások iránti igény naponta növekszik, és a szokásos energiahordozók készletei csökkennek, az alternatív energiaforrások használata napról napra egyre aktuálisabb. A közelmúltban tudósok és tervezőmérnökök új szélturbinák modelljeit alkották . A legújabb technológiák használata lehetővé teszi az egységek minőségi jellemzőinek javítását és a struktúrák negatív aspektusainak számának csökkentését.

A szélgenerátor olyan technikai eszköz, amely a mozgási szélenergiát elektromos energiává alakítja

Az egységek által előállított termék értéke és alkalmazása folyamatosan növekszik a munkához felhasznált erőforrások kimeríthetetlensége miatt.

Hol használják?

A szélgenerátorokat különböző helyeken használják, általában nyílt területeken, ahol a szélpotenciál a legnagyobb. Az alternatív energiaforrások állomásait a hegyekben, sekély vizekben, szigeteken és mezőkön telepítik. A modern berendezések alacsony szélsebesség mellett is képesek áramot termelni. Ennek a lehetőségnek köszönhetően a szélgenerátorokat különböző energiájú objektumok elektromos energiájának ellátására használják.

Helyhez kötött egy szélerőmű képes áramot szolgáltatni egy magánháznak vagy egy kis ipari létesítménynek. Szél hiányában az energiatartalék felhalmozódik, majd az akkumulátorból kerül felhasználásra.

Közepes teljesítményű szélturbinák gazdaságokban vagy olyan házakban használható, amelyek távol vannak a fűtési rendszerektől. Ebben az esetben ez az áramforrás felhasználható helyiségfűtésre.

Eszköz és működési elve

A szélgenerátort szélenergia hajtja. Ennek az eszköznek a kialakításában a következő elemeket kell tartalmaznia:

• turbina lapátok vagy légcsavarok;
• turbina;
• elektromos generátor;
• az elektromos generátor tengelye;
• inverter, amelynek funkciója a váltakozó áram egyenárammá alakítása;
• a pengéket forgató mechanizmus;
• a turbinát forgató mechanizmus;
• akkumulátor;
• árboc;
• forgó mozgásvezérlő;
• csappantyú;
• szélérzékelő;
• szélmérő szár;
• gondola és egyéb elemek.

A generátorok típusai eltérőek, ezért a bennük lévő szerkezeti elemek eltérőek lehetnek.

Az ipari egységek áramszekrényt, villámvédelmet, lengőmechanizmust, megbízható alapot, tűzoltó készüléket és távközlést tartalmaznak.

A szélgenerátort olyan eszköznek tekintik, amely a szélenergiát elektromos árammá alakítja. A modern egységek elődei azok a malmok, amelyek lisztet termelnek gabonafélékből. A kapcsolási rajz és a generátor működési elve azonban gyakorlatilag nem változott.

1. A szél erejének köszönhetően a lapátok forogni kezdenek, amelyek nyomatékát továbbítják a generátor tengelyére.
2. A forgórész forgása háromfázisú váltakozó áramot hoz létre.
3. A vezérlőn keresztül váltakozó áramot küld az akkumulátor. Az akkumulátor szükséges a szélgenerátor stabil működéséhez. Szél esetén a készülék feltölti az akkumulátort.
4. A szélerőművek hurrikánja elleni védelem érdekében vannak olyan elemek, amelyek eltérítik a szélkereket a széltől. Ez a farok összehajtásával vagy a kerék elektromos fékkel történő fékezésével történik.
5. Az akkumulátor újratöltéséhez telepítenie kell egy vezérlőt. Az utóbbi funkciói közé tartozik az akkumulátor töltésének nyomon követése annak meghibásodásának megakadályozása érdekében. Szükség esetén ez az eszköz felesleges energiát dobhat az előtétre.
6. Az akkumulátorok állandóan alacsony feszültségűek, de 220 V -os teljesítmény mellett kell elérniük a fogyasztót. Emiatt az invertereket szélgenerátorokba telepítik. Utóbbiak képesek a váltakozó áramot egyenárammá alakítani, teljesítményének indikátorát 220 voltra növelve. Ha nincs beépítve az inverter, akkor csak azokat az eszközöket kell használni, amelyek alacsony feszültségűek.
7. Az átalakított áramot a fogyasztó kapja fűtőelemek, helyiségvilágítás és háztartási készülékek táplálására.

Az ipari szélgenerátorok kialakításában további elemek találhatók, amelyeknek köszönhetően az eszközök autonóm üzemmódban működnek.

Típusok, előnyeik és hátrányaik

A szélerőművek besorolása az alábbi kritériumok alapján történik

1. Pengék száma . Jelenleg az akcióban egypengés, alacsony pengéjű, többlapátos szélmalom található. Minél kevesebb lapáttal rendelkezik egy generátor, annál nagyobb lesz a motor fordulatszáma.
2. A névleges teljesítmény mutatója . A háztartási állomások akár 15 kW, félig ipari - 100, az ipari - 100 kW feletti teljesítményt produkálnak.
3. Tengely iránya . A szélturbinák lehetnek függőlegesek és vízszintesek, mindegyik típusnak megvannak az előnyei és hátrányai.

Azok, akik alternatív energiaforrást szeretnének beszerezni, vásárolhatnak forgórészes szélgenerátort, kinetikus, örvény, vitorla, mobil.

Létezik a szélerőművek elhelyezkedése szerinti osztályozása is. Ma 3 típusú egység létezik.

1. Földi . Az ilyen szélmalmokat a leggyakoribbnak tekintik; dombokra, magaslatokra, előre előkészített helyekre vannak felszerelve. Az ilyen berendezések beszerelése drága berendezésekkel történik, mivel a szerkezeti elemeket magas magasságban kell rögzíteni.
2. Parti állomásokat építenek a tenger és az óceán part menti részén . A generátor működését befolyásolja a tengeri szél, ami miatt a forgóeszköz éjjel -nappal energiát termel.
3. Offshore . Az ilyen típusú szélerőműveket a tengeren telepítik, általában a parttól körülbelül 10 méterre. Az ilyen eszközök energiát termelnek a rendszeres tengeri szélből. Ezt követően az energia egy speciális kábelen keresztül megy a partra.

Függőleges

A függőleges szélturbinákat a talajhoz viszonyított függőleges forgástengely jellemzi. Ez az eszköz viszont 3 típusra oszlik.

Savounis rotorral . A szerkezet több félhengeres elemet tartalmaz. Az egység tengelyének forgása folyamatosan történik, és nem függ a szél erősségétől és irányától. Ennek a generátornak az előnyei a magas gyárthatóság, a kiváló minőségű indítónyomaték, valamint az a képesség, hogy még enyhe szélerő esetén is működni tud. A készülék hátrányai: a pengék alacsony hatékonyságú működése, nagy mennyiségű anyag igénye a gyártási folyamatban.

Darrieus rotorral . A készülék forgástengelyén több penge található, amelyek együtt csík alakúak. A generátor előnye a légáramlásra való összpontosítás hiánya, a gyártási folyamat nehézségeinek hiánya, valamint az egyszerű és kényelmes karbantartás. Az egység hátrányai az alacsony hatékonyság, a rövid felújítási ciklus és a rossz önindítás.

Spirális rotorral . Az ilyen típusú szélgenerátor az előző verzió módosítása. Előnyei a hosszú működési időszakban, valamint a mechanizmusok és a tartóelemek kis terhelésében rejlenek. Az egység hátrányai a szerkezet magas költsége, a pengék gyártásának nehéz és összetett folyamata.

Vízszintes

A vízszintes rotor tengelye ebben az eszközben párhuzamos a föld felszínével. Ezek egy pengés, dupla pengéjű, három pengéjű és több pengéjűek is, amelyekben a pengék száma eléri az 50 darabot. Az ilyen típusú szélturbinák előnyei a nagy hatékonyság. Az egység hátrányai a következők:

• a légáramlás irányának megfelelő tájékozódás szükségessége;
• a magas szerkezetek telepítésének szükségessége - minél magasabb a telepítés, annál erősebb lesz;
• szükség van egy alapra az árboc későbbi telepítéséhez (ez hozzájárul a folyamat költségeinek növekedéséhez);
• magas zajszint;
• veszélyt jelent az elrepülő madarakra.

Lapát

A lapátos áramfejlesztők propeller alakúak. Ebben az esetben a pengék megkapják a légáram energiáját, és forgó mozgássá dolgozzák fel.

Ezen elemek konfigurációja közvetlen hatással van a szélturbina hatékonyságára.

A vízszintes szélturbinák lapátos járókerékkel rendelkeznek, amelyek száma bizonyos lehet . Általában 3 van belőlük. A lapátok számától függően a készülék teljesítménye vagy növekedhet, akár csökkenhet. Az ilyen típusú szélturbinák egyértelmű előnye a terhelés egyenletes eloszlása a tolóerő csapágyon. Az egység hátránya, hogy egy ilyen szerkezet telepítése sok további anyagot és munkaköltséget igényel.

Turbina

A szélerőmű -generátorokat jelenleg a leghatékonyabbnak tartják. Ennek oka a pengeterületek és azok konfigurációjának optimális kombinációja . A penge nélküli kialakítás előnyei közé tartozik a magas hatékonyság, az alacsony zajszint, amelyet a készülék kis méretei okoznak. Ezenkívül ezek az egységek nem esnek össze erős szélben, és nem jelentenek veszélyt másokra és madarakra.

Turbinás típusú szélmalmot használnak a városokban, segítségével magánházat és nyaralót lehet biztosítani világítással . Az ilyen generátornak gyakorlatilag nincs hátránya.

A szélturbina hátránya, hogy szükség van a szerkezet stabilizáló elemeire.

Főbb jellemzők

A szélgenerátorok fő előnyös jellemzői a következők:

• környezetbiztonság - a létesítmények működése nem károsítja a környezetet és az élő szervezeteket;
• a tervezés összetettségének hiánya;
• könnyű használat és kezelés;
• függetlenség az elektromos hálózatoktól.

Ezen eszközök hátrányai között a szakértők a következőket különböztetik meg:

• magas ár;
• lehetőség a kifizetésre csak 5 év után;
• alacsony hatékonyság, alacsony teljesítmény;
• drága berendezések szükségessége.

Méretek (szerkesztés)

A szélből energiát előállító eszközök különböző méretűek lehetnek. Teljesítményük a szélkerék méretétől, az árboc magasságától és a szél sebességétől függ. A legnagyobb egység 135 m hosszú oszlopot, míg rotorátmérője 127 m . Így teljes magassága eléri a 198 métert. A nagy szélerőművek nagy magassággal és hosszú lapátokkal alkalmasak a kis ipari vállalkozások, gazdaságok energiaellátására. Kompaktabb modellek telepíthetők otthon vagy az országban.

Jelenleg vonuló típusú szélmalmot gyártanak, amelynek lapátátmérője 0, 75 és 60 méter . A szakértők szerint a generátor méretei nem lehetnek grandiózusak, mivel egy kis hordozható berendezés alkalmas kis mennyiségű energia előállítására. Az egység legkisebb modellje 0,4 méter magas és kevesebb, mint 2 kilogramm.

Gyártók

Napjainkban a szélturbinák gyártása a világ számos országában létrejött. A piacon orosz gyártmányú modelleket és egységeket találhat Kínából. A hazai gyártók közül a következő cégek a legnépszerűbbek:

• "Szél-fény";
• Rkraft;
• SKB Iskra;
• Sapsan-Energia;
• "Szélenergia".

A gyártók szélturbinákat készíthetnek a vevő személyes preferenciái szerint. Ezenkívül a gyártóknak gyakran van szolgáltatásuk szélerőművek kiszámítására és tervezésére.

A külföldi áramfejlesztők szintén nagyon népszerűek:

• Goldwind - Kína;
• Vestas - Dánia;
• Gamesa - Spanyolország;
• Suzion - India;
• GE Energy - USA;
• Siemens, Enercon - Németország.

A fogyasztói vélemények szerint a külföldön gyártott eszközök kiváló minőségűek, mivel a legújabb berendezések felhasználásával készülnek.

Érdemes azonban emlékezni arra, hogy az ilyen szélgenerátorok használata költséges javítások, valamint pótalkatrészek használatát vonja maga után, amelyeket szinte lehetetlen megtalálni a hazai boltokban. Az energiatermelő egységek költsége általában a tervezési jellemzőktől, a kapacitástól és a gyártótól függ.

Hogyan válasszunk?

A megfelelő szélgenerátor kiválasztásához egy nyaralóhoz vagy otthonhoz a következőket kell figyelembe vennie

1. A helyiségben csatlakoztatott telepített elektromos készülékek teljesítményének kiszámítása.
2. A jövő egység teljesítménye, figyelembe véve a biztonsági tényezőt. Utóbbi csúcshelyzetben nem teszi lehetővé a generátor túlterhelését.
3. A terület éghajlata. A csapadék negatívan befolyásolja a készülék teljesítményét.
4. A berendezések hatékonysága, amelyet az egyik legfontosabb mutatónak tartanak.
5. Zajjelzők, amelyek jellemzik a szélturbinát működés közben.

A fentiek mellett a fogyasztónak értékelnie kell a telepítés összes paraméterét, valamint el kell olvasnia a róla szóló véleményeket.

A munka hatékonyságának javításának módjai

A szélgenerátor működésének hatékonyságának növelése érdekében pozitív irányba kell változtatni a működési képességeit és jellemzőit. Először is érdemes növelni a járókerék viszonylag gyenge és instabil szél iránti érzékenységének hatékonyságát.

Az ötlet valóra váltásához ajánlott "sziromvitorla" használata.

Ez egyfajta egyoldalú membrán a légáramláshoz, amely szabadon halad át a szélen egy irányba. A membrán áthatolhatatlan akadálya a légtömegek ellenkező irányú mozgásának.

Egy másik módszer a szélturbina hatékonyságának növelésére diffúzorok vagy védősapkák használata, amelyek megszakítják az áramlást az ellenkező felületről . Mindegyik lehetőségnek vannak előnyei és hátrányai. Ezek azonban mindenképpen hatékonyabbak, mint a hagyományos modell.

DIY építés

A szélgenerátor drága. Ha telepíteni szeretné saját területére, érdemes figyelembe venni a következő pontokat:

• megfelelő terep rendelkezésre állása;
• gyakori és erős szél előfordulása;
• más alternatív energiaforrások hiánya.

Ellenkező esetben a szélerőmű nem adja meg a várt eredményt. Mivel az alternatív energia iránti kereslet évről évre növekszik, és a szélturbinák megvásárlása kézzelfogható csapást jelent a családi költségvetésre, megpróbálhat egy egységet saját kezűleg elkészíteni a későbbi telepítéssel. A szélturbinák gyártása neodímium mágnesekre, sebességváltóra, pengékre és ezek hiányára épülhet.

A szélturbinának számos előnye van . Ezért nagy kívánsággal és az elemi tervezői képességek jelenlétével szinte minden kézműves építhet egy állomást, hogy áramot termeljen a webhelyén. Az eszköz legegyszerűbb változatát függőleges tengelyű szélturbinának tekintik. Ez utóbbi nem igényel támogatást és magas árbocot, a telepítési eljárást pedig az egyszerűség és a gyorsaság jellemzi.

Szélgenerátor létrehozásához elő kell készítenie az összes szükséges elemet, és rögzítenie kell a modult a kiválasztott helyre. A házi függőleges energiagenerátor részeként az ilyen elemek jelenléte kötelező:

• forgórész;
• pengék;
• tengelyirányú árboc;
• állórész;
• akkumulátor;
• inverter;
• vezérlő.

A pengék könnyű, rugalmas műanyagból készülhetnek, mivel más anyagok károsodhatnak és deformálódhatnak nagy terhelés hatására. Először is 4 egyenlő részt kell levágni a PVC csövekből. Ezt követően ki kell vágni néhány félkör alakú töredéket az ónból, és rögzíteni kell őket a csövek szélei mentén. Ebben az esetben a penge részének sugara 69 cm legyen, ebben az esetben a penge magassága eléri a 70 cm -t.

A rotorrendszer összeszereléséhez 6 neodímium mágnest, 2 db 23 cm átmérőjű ferritkorongot, ragasztót kell venni. A mágneseket az első tárcsára kell helyezni, figyelembe véve a 60 fokos szöget és az átmérőt 16,5 cm. Ugyanezen séma szerint a második tárcsát összeszerelik, és a mágneseket ragasztóval öntik. Az állórészhez 9 tekercset kell előkészítenie, amelyek mindegyikére 60 fordulatot tekercsel 1 mm átmérőjű rézhuzalból. A forrasztást a következő sorrendben kell elvégezni:

• az első tekercs eleje a negyedik végével;
• a negyedik tekercs eleje a hetedik végével.

A második fázist hasonló módon állítják össze. Ezután egy lapot készítünk rétegelt lemezből, amelynek alját üvegszál borítja. A forrasztott tekercsek fázisait a tetejére szerelik fel. A szerkezetet ragasztóval töltik fel, és néhány napig hagyják, hogy az összes alkatrészt összeragasztják. Ezt követően elkezdheti a szélgenerátor egyes elemeit egyetlen egésszé összekapcsolni.

A szerkezet felépítéséhez a felső rotorba 4 lyukat kell készíteni a csapok számára. Az alsó rotor mágnesekkel felfelé van szerelve a konzolon. Ezt követően el kell helyeznie az állórészt a tartó rögzítéséhez szükséges lyukakkal. A csapoknak az alumínium lemezen kell lenniük, majd a második rotorral le kell fedni a mágneseket lefelé.

Csavarkulccsal el kell forgatni a csapokat, hogy a rotor egyenletesen és rángatás nélkül leessen . Amikor a megfelelő helyre kerül, érdemes kicsavarni a csapokat és eltávolítani az alumínium lemezeket. A munka végén a szerkezetet anyákkal kell rögzíteni, és nem kell szorosan meghúzni.

Erős fémcső, amelynek hossza 4-5 méter, árbocként alkalmas . Egy előre összeszerelt generátort csavaroznak hozzá. Ezt követően a keretet a pengékkel rögzítik a generátorhoz, és az árbocszerkezetet az előre elkészített platformra szerelik fel. A rendszer helyzetét merevítővel rögzítik.

A tápegység csatlakoztatása a szélturbinához sorban történik. A vezérlőnek erőt kell vennie a generátortól, és a váltakozó áramot egyenárammá kell alakítania.