Ветрогенератор для частного дома своими руками. Ветрогенератор для частного дома

Как собрать ветрогенератор для частного дома своими руками: детали, варианты и этапы сборки. Есть ли какие-то ограничения в законе?

Ветряные турбины представляют собой небольшие электростанции, которые могут обеспечивать электроэнергией частные дома и фермерские хозяйства. Они, как правило, имеют мощность до 1 кВт и по своим характеристикам очень схожи с обычными бытовыми приборами. Это объясняет, почему существующие руководства и документы на установку таких систем не требуют особых усилий для получения. При этом, нужно отметить, что налог на установку подобных ветряных электростанций не взимается. Таким образом, каждый желающий имеет полное право установить ветряный генератор и использовать вырабатываемую электроэнергию без каких-либо финансовых затрат на её получение.

На данный момент законодательство не регулирует установку ветряных электростанций с достаточной чёткостью, поскольку такие альтернативные источники энергии не считаются особенно распространёнными на территории страны. Однако перюцьми в работе стоит ознакомиться с рядом стандартов и постановлений, которые могут оказаться полезными. К примеру, стоит упомянуть Постановление Совета Министров, которое гласит, что для установки ветряных турбин мощностью до 75 киловатт не нужны специальные навыки или сертификаты. Помимо этого, также стоит обратиться к постановлению правительства от 2009 года, в котором содержатся важные рекомендации по эксплуатации ветряных турбин. Исходя из предоставленной информации, можно отметить, что ограничений на реализацию идей по установке ветряной электростанции для личного использования нет.

Тем не менее, предварительная проверка постановлений, касающихся выработки электроэнергии на уровне местного самоуправления, не будет лишней. Знания о местных правилах помогут избежать недоразумений с властями и соседями. Например, в Ленинградской области существует разрешение на установку ветряной электростанции, и при этом частным лицам не были выдвинуты серьёзные предположения о существующих препятствиях для такой установки.

В идеале, такие законодательные ограничения отсутствуют на федеральном уровне, так как для этого разработано множество норм. Тем не менее, лучше всего заранее удостовериться, что в местных законах нет неоднозначных формулировок, которые могли бы затруднить установку.

Важно! Рекомендуется заранее обсудить установку ветрогенератора с соседями. Несмотря на наличие закона, стоит отметить, что судебная практика по искам недовольных соседей пока не так развита. Поэтому практически невозможно предугадать, как будут развиваться события, если установка ветрогенератора каким-то образом начнёт мешать соседям.

Что такое ветряк? Схема устройства и принципы работы ветряка. Типы и описание ветрогенераторов с вертикальной и горизонтальной осью вращения. Цены,

Что такое ветрогенератор?

Суть работы домашних ветряных электростанций заключается в простом физическом процессе: поток воздуха вращает лопасти ротора, которые установлены на валу генератора, и тем самым создаётся переменный ток в его обмотках. Этот электрический ток затем накапливается в аккумуляторах, которые распределяют полученную электроэнергию по мере её необходимости для бытового применения. Однако это объяснение является достаточно упрощённым, так как практическая работа современных домашних ветряков требует интеграции дополнительных устройств для преобразования электроэнергии.

Сразу после генератора в общей энергетической схеме стоит контроллер. Он выполняет преобразование трёхфазного переменного тока в постоянный, который затем направляется на зарядку накопителей — аккумуляторов. Для большинства бытовых приборов такой тип электроэнергии не подходит, поэтому за аккумуляторами устанавливается дополнительное устройство — инвертор. Это устройство, в свою очередь, выполняет обратную операцию, преобразуя постоянный ток обратно в переменный и при этом обеспечивая нагрузку с напряжением 220 вольт. Очевидно, что подобные преобразования не проходят без следа и, как правило, требуют значительных затрат исходной энергии — в пределах 15-20% от общего объёма.

Если ветряная турбина соединена с солнечной батареей или другим источником электроэнергии, например, бензиновым или дизельным генератором, в схему необходимо включить автоматический выключатель (ATS). Этот выключатель активируется, когда основное электроснабжение отключается, и таким образом получает возможность автоматически включить резервный источник энергии.

Чтобы достичь максимальной производительности, ветрогенератор необходимо устанавливать вдоль направления ветрового потока. Наиболее простые системы используют принцип флюгера, когда к противоположному концу генератора добавляется вертикальная лопасть, поворачивающая установку наветрь.

На более мощных установках могут быть оснащены роторные электродвигатели, которые дополнительно контролируются датчиками направления для повышения эффективности их функционирования.

Небольшие ветряки для дома и фермы.

Небольшие ветрогенераторы для дома

Энергия ветра является возобновляемым и экологически чистым источником, и ветряные электростанции (ветряки, ветряные генераторы) играют ключевую роль в преобразовании энергии ветра в электрическую энергию.

Ветряные установки, используемые для генерации электроэнергии, имеют широкий ассортимент размеров. Крупные ветряные турбины, которые чаще всего устанавливаются на больших ветряных электростанциях, могут вырабатывать огромные объемы электроэнергии — сотни мегаватт, что позволяет обеспечивать целые жилые массивы. Небольшие ветряные турбины с производительностью не более 100 кВт обычно устанавливаются в частных домах, фермерских хозяйствах и на подсобных участках. Они служат как дополнительные источники энергии и способствуют снижению затрат на традиционное энергоснабжение.

Небольшие ветряные электростанции могут быть рентабельными при условии соблюдения нескольких ключевых факторов:

• регулярные и стабильные сильные ветры в вашей местности на протяжении большинства дней в году;
• наличие достаточного пространства для установки ветряка;
• разрешение от местных властей на установку ветряных турбин;
• высокие тарифы на электроэнергию;
• отсутствие подключения к электросети или её значительное удаление;
• готовность инвестировать средства в ветрогенератор;
• расположение ветряка на расстоянии не менее 250-300 метров от жилых построек.

Требования к ветру

Долгосрочная экономическая целесообразность установки ветряной турбины в вашем доме в первую очередь зависит от качества ветра в данной местности. В большинстве случаев стабильная средняя годовая скорость ветра 4,0–4,5 м/с (что эквивалентно 14,4–16,2 км/ч) является минимально необходимой для обеспечения рентабельности работы ветрогенератора. Для анализа ветровых условий, можно использовать специальные карты ветра, доступные для России и других стран. Также можно обратиться в местную метеостанцию, чтобы ознакомиться с историческими данными о скорости ветра.

Стоит обратить внимание на то, что необходимо учитывать расположение метеостанции, так как препятствия, такие как деревья, здания и холмы, могут исказить результаты измерений.

Для более точного анализа ветрового режима на вашем участке желательно приобрести специальные приборы для измерения скорости ветра, особенно актуально это в местностях с холмистым рельефом или необычными географическими условиями.

Ключевым элементом измерительного комплекта является анемометр. Он состоит из вращающегося гребного винта (или лопастей), присоединённого к механизмам измерения скорости, которые генерируют сигнал, пропорциональный скорости ветра. При приобретении анемометра рекомендуется выбирать устройства с функцией записи значений, а также приобретать штатив или кронштейн для установки устройства.

Кроме того, в продаже есть более дорогие цифровые анемометры, которые также используют традиционную модель, но данные могут передаваться на компьютер для дальнейшей обработки и анализа. Такие устройства становятся всё более доступными, и многие пользователи уже приобретают их для упрощения процесса измерения.

Независимо от типа используемого измерительного прибора, рекомендуется хотя бы раз в год сравнивать свои показания с результатами других устройств. Кроме того, важно устанавливать измерительное оборудование на достаточной высоте, чтобы избежать влияния турбулентности от деревьев и зданий. Оптимальным вариантом будет расстояние на уровне центра ротора ветряной турбины.

Место для размещения ветрогенератора

Расположение ветряка играет снижательную роль в эффективности его работы. Избегайте установки рядом с деревьями, зданиями и другими сооружениями, так как они способны снизить общее количество генерируемой энергии от ветряной турбины.

• Сила ветра значительно больше на вершинах холмов, вблизи побережья, в открытых степях и в местах, свободных от растительности и кластеров зданий.
• Деревья имеют тенденцию к росту, а ветряк — нет; из-за этого размещение в непосредственной близости к деревьям со временем может негативно сказаться на его производительности.
• Перед установкой ветряка необходимо заранее информировать соседей о ваших намерениях, чтобы избежать потенциальных конфликтов в будущем.
• Оптимально размещать установку на расстоянии 250-300 метров от ближайших жилых строений.

Не стоит рассчитывать на постоянную выработку электроэнергии от вашего ветряного генератора. Скорость ветра на одном и том же месте может заметно варьироваться, что, в свою очередь, влияет на выработку электроэнергии. Например, если скорость ветра изменится всего на 10%, то и количество производимой энергии может измениться на 25%!

Типы ветрогенераторов

Существует два основных типа ветряных турбин: с горизонтальной и вертикальной осью вращения. Ветряки с горизонтальной осью требуют ориентации по ветру, для чего их конструкция дополнена так называемым «хвостом».

В свою очередь, вертикальные ветряные установки могут функционировать при любом направлении ветра, однако для их устойчивости требуется больше пространства и растяжек.

Компоненты ветроэлектростанции

Ключевые компоненты типичной ветряной электростанции отображены на следующем рисунке:

• ротор, оснащённый лопастями с аэродинамической формой;
• редуктор, обеспечивающий соответствие скорости вращения между ротором и генератором. Как правило, небольшие ветряные турбины мощностью до 10 кВт работают без редуктора;
• защитный кожух, который защищает коробку передач, генератор, электронику и другие компоненты от неблагоприятных внешних воздействий;
• хвост ветряка, обеспечивающий его ориентацию по ветру.

Для ветряных установок с горизонтальной осью.rotation также необходим вал, в то время как вертикальные могут устанавливаться без дополнительного крепления на землю.

В конструкции мачты ветряков используются различные варианты: тяговые (жёстко закреплённые), поднимающиеся (где можно менять положение для обслуживания) и свободностоящие (что позволяет сэкономить пространство). Это различные конструкции являются важными для обеспечения устойчивости всей системы.

Высота установки мачты — один из важнейших факторов в создании ветряной электростанции. Энергия ветра пропорциональна кубической зависимости от скорости ветра. Таким образом, увеличение скорости ветра в два раза приведёт к восьмикратному увеличению доступной энергии (2 х 2 х 2 = 8). Высота установки также важна, поскольку скорость ветра увеличивается с высотой, что значительно повышает общую энергоэффективность ветряка.

Рекомендуемая высота для установки варьируется от 24 до 37 метров. Установка ветрогенератора на меньшей высоте приводит к аналогичному эффекту, как если бы солнечные панели ставили в тени.

Также не забывайте уточнить локальные законы относительно ограничений по высоте мачты для ветряных установок. Используйте только одобренные производителем модели вала, иначе это может аннулировать вашу гарантию. Убедитесь, что ветряк надёжно заземлён, и установлен громоотвод.

Для обеспечения электрической безопасности в вашей системе необходимо использовать разъединители и автоматические выключатели. Эти компоненты гарантируют безопасный доступ к ветрогенератору при его обслуживании и модернизации.

Кроме того, могут потребоваться и другие элементы для полноценной работы ветряной электростанции. Например, аккумуляторные батареи, которые будут накапливать избыточное электричество, вырабатываемое ветряной турбиной. Однако, поскольку такие батареи работают только на постоянном токе, требуется инвертор для обеспечения перехода на переменный ток.

В случае, если ваш дом, ферма или хозяйство подключены к распределённой сети, в ветреные дни возможно продажа излишков электроэнергии в сеть (что, к сожалению, не актуально для нашей страны). В соответствующие дни, когда ветра нет и генератор не вырабатывает электроэнергии, нужно будет прибегнуть к услугам поставщиков электроэнергии для покрытия недостатков.

Стоимость ветрогенератора

Цена небольших ветряных турбин начинается от 2000 до 8000 долларов за 1 кВт. Однако это только 12-48% от стоимости всех компонентов, необходимых для создания ветряной электростанции: инверторов, аккумуляторов, зарядных устройств и так далее.

Тем не менее, значительным преимуществом ветрогенераторов является то, что после их покупки необходимость в дополнительных тратах сводится к минимуму — потребуются только расходы на текущее обслуживание.

Как правило, производительность ветряной турбины описывается в виде графиков, представляющих зависимость производительности от скорости ветра.

Несмотря на наличие графиков и данных о производительности, одна из основных проблем при выборе и сравнении ветряных турбин заключается в отсутствии единого стандарта для измерения выходной мощности. На практике производители выбирают, при какой скорости ветра будет указана выходная мощность. Например, «Wind-o-matic» и «Mighty-wind», оба с заявленной мощностью 1000 Вт, однако для первого это значение рассчитывается при скорости ветра 5 м/с, а для второго — при скорости 10 м/с. Учитывая, что энергия ветра пропорциональна кубу скорости, ветряная установка, которая работает на 1 кВт при 10 м/с, будет генерировать всего 1/8 максимальной мощности при 5 м/с. В то время как «Wind-o-matic» может эффективно производить 1000 Вт на скорости 5 м/с, «Mighty-wind» всего 125 Вт!

Следовательно, вернее всего сравнивать ветрогенераторы по площади лопастей. Чем больше площадь, тем больше энергии может вырабатывать ветряная турбина. Увеличение площади солнечных панелей в два раза приводит к удвоению вырабатываемой электроэнергии. Аналогично, увеличение площади лопастей ветрогенератора также будет способствовать повышению выходной мощности.

Если площадь лопастей ветряной установки не известна, можно сравнивать их по диаметру ротора. Небольшое увеличение диаметра ротора может значительно повысить производство энергии (см. соответствующий рисунок). Показанные данные являются лишь ориентировочными, и их не стоит считать полностью надежными, так как производительность ветряной турбины зависит от многих других внешних факторов.

Выбор размера ветрогенератора

Чтобы определить подходящий размер ветряной турбины для ваших нужд, начните с анализа своего месячного потребления электроэнергии. Посчитайте, сколько именно энергии вы используете в течение месяца, и умножьте это значение на 12 для получения годового потребления. Существуют также формулы для вычисления примерного количества электроэнергии, производимой ветряной турбиной, на основе её характеристик:

AEO = 1,64 * D * D * V * V * V,

где:

• AEO — электроэнергия за год (кВт·ч/год);
• D — диаметр ротора (в метрах);
• V — среднегодовая скорость ветра (м/с).

Эта формула поможет точно выбрать оптимальный размер ветряка, который будет генерировать необходимую мощность для вашего дома или фермы и тем самым сэкономить средства на покупке.

Отношения с соседями

Обязательно учитывайте интересы своих соседей касательно окружающего их пространства, включая природные ландшафты, исторические достопримечательности, уровень шума и тишину. Важным шагом будет информирование соседей о ваших планах установки ветряной электростанции, чтобы избежать будущих недопониманий.

Большинство людей проявляют определённые опасения на тему экологического воздействия ветряных установок — например, известны боязни, что ветряки могут причинять вред птицам. Но на самом деле вращающиеся лопасти ветряков представляют меньшую угрозу по сравнению с более традиционными опасностями, например, с автомобилями. Кроме того, ветряные турбины испытывают незначительное воздействие на работу радиовещательных и телевизионных передач. Современные лопасти ветряных турбин изготовляются из стеклопластика или дерева, что делает их прозрачными для электромагнитных волн.

Некоторые соседи могут быть недовольны из-за шума, производимого ветротурбиной. Перед её установкой целесообразно ознакомить их с тем уровнем шума, который может производиться:

• Аэродинамический шум, возникающий из-за взаимодействия ладьев с потоком воздуха, который увеличивается с ростом оборотов ротора. Порой, в некоторых случаях, явления турбулентности могут вызвать свист в процессе работы некоторых лопастей.
• Механический шум может исходить от прочих компонентов ветряных турбин, таких как редукторы или генераторы.

Сколько шума может производить ветроэлектростанция?

На расстоянии около 250 метров от стандартной ветряной установки уровень звукового давления обычно составляет около 45 дБ, что сравнимо с уровнем шума современных кондиционеров.

Лопасти небольших ветряных турбин могут вращаться со средней скоростью от 175 до 500 об/мин, при этом максимальная скорость может достигать 1150 об/мин. Будучи на значительной высоте, большие ветряные турбины могут приводиться в движение с более низкими скоростями, что делает их менее шумными.

Обслуживание

Регулярное техническое обслуживание ветряных электростанций необходимо для поддержания их работоспособности и включает в себя плановые проверки, смазку элементов, подверженных интенсивному износу. Ежегодно следует проводить аудит всех болтовых соединений и электрических соединителей, а также вовремя подтягивать те из них, которые разболтались. Не забывайте проверять наличие коррозии и обеспечивать герметичность шестерн вала.

Если лопасти ветряной мельницы сделаны из дерева, их нужно также обрабатывать краской для защиты. Обязательно проклейте края лопастей прочной лентой для защиты от абразивной среды и летающих насекомых. Если ячейка покроется трещинами или отслаивается, это может повредить древесину, и влага, проникающая в лопасть, может способствовать дисбалансу. Важным моментом является также обязательная проверка состояния лопастей ветряных турбин как минимум раз в год.

По прошествии десяти лет службы требуется плановое замещение и обслуживание лопастей и подшипников. Если ветряная электростанция проходила аренду, установка может прослужить до тридцати и более лет. Правильное использование и обслуживание оборудования могут существенно снизить уровень шума, производимый установкой.

Безопасность

Все ветряные турбины оснащены механизмами, которые контролируют максимальную скорость ветра, при превышении которой оборудование перестаёт функционировать. В таких случаях активируется тормозной механизм, который предотвращает дальнейшую работу при критических значениях. Использование ветряных установок в холодных климатических условиях подразумевает необходимость решения проблем, связанных с образованием льда, и требует размещения аккумуляторных отсеков в теплоизолированных местах.

Не рекомендуется устанавливать небольшие ветряки на крыше зданий. Однако, если ветряк маленький (до 1 кВт), то можно сделать исключение. Причиной этого является то, что ветрогенератор способен выдавать вибрации, которые передаются на поверхности, на которых он установлен. Это приводит к дополнительным рискам возникновения шумов и других неприятных последствий.

никто Опубликовано: 2010 г 0 0

Ветрогенератор для частного дома — как сделать, устройство ветряка для дома, принцип работы, разновидности, правила выбора, особенности установки — примеры на фото + видео.

Принцип действия

Принцип работы ветрогенератора можно объяснить следующими этапами, согласно представленной схеме:

• под действием воздушных потоков ротор (обозначенный как «А») и прикреплённые к нему лопасти (обозначенные как «В») начинают вращаться;
• это вращение (обозначенное как «2») передаётся на ось двигателя (обозначенную как «С»») и редуктор (обозначенный как «D»);
• в финальной стадии вращение от редуктора передаётся на электрогенератор (обозначенный как «G»), который вырабатывает электрическую энергию в своих обмотках.

Как выбрать ветрогенератор для частного дома и сколько он стоит. Как сделать ветрогенератор своими руками из автомобильного генератора и стиральной машины. Как установить ветрогенератор.

Как сделать ветрогенератор из стиральной машины

Для тех, кто ищет экономный способ организации ветряного генератора для освещения дачи или частного дома, заводские модели стоят не менее 60-70 тысяч рублей. Однако создать ветряную установку самостоятельно можно с использованием мотора от старой стиральной машины в качестве центрального компонента, что может обойтись всего в несколько тысяч рублей. Несмотря на это, всё равно без определённых затрат не обойтись.

Для создания ветрогенератора из стиральной машины своими руками вам потребуется ротор. В принципе, его можно изготовить самостоятельно, если приобрести неодимовые магниты, однако их стоимость может оказаться сопоставима с ценой уже готовых китайских роторных входов на 2,5 кВт. Кроме того, изготовление ротора может быть технически сложным процессом. Помимо ротора вам также понадобятся такие элементы:

1. длинный аукцион;
2. адаптер;
3. шестерни;
4. крыльчатка;
5. дерево длиной 10-12 метров (можно использовать трубу 32 мм).

Для коробки передач подойдёт промышленный насосный двигатель. Нужно помнить, что крыльчатка устанавливается в горизонтальном положении.

Рабочее колесо с длиной лопасти 1,5 метра и более лучше всего изготавливать из усиливающего аэропромышленного уголка, например, дюралевого или стекловолокнистого. Нередко предлагают вариант, основанный на фанерных полотнах, но они не столь надёжны и при ветре 10–15 м/с на высоте могут сломаться. Вал необходимо надёжно закрепить и обеспечить его свободное вращение. Вращающийся вал соединяется с генератором посредством фланца.

Более подробную инструкцию о том, как собрать ветрогенератор своими силами из мотора старой стиральной машины, а также другие рекомендации можно найти в следующем видео.

Ветряк для частного дома. Что такое ветрогенератор для частного дома, какие бывают типы, мощность, эксплуатационные характеристики устройства — об этом пойдет речь ниже. Бытовые ветряки — виды.

Выгодно ли это?

Чтобы оценить целесообразность установки ветряной электростанции, необходимо произвести расчёты годового производства электроэнергии. В большинстве случаев отечественные ветряные генераторы способны генерировать 10–20% от своей номинальной мощности в течение года, умноженной на количество часов, в течение которых они работают.

Для примера, рассмотрим ветряную турбину мощностью 5 кВт:

• Минимальная гипотеза: 5 кВт x 24 часа x 365 дней x 10% = 4380 кВт·ч.
• Максимальная гипотеза: 5 кВт x 24 часа x 365 дней x 20% = 8760 кВт·ч.

Таким образом, ветряные турбины мощностью 5 кВт могут производить от 4380 до 8760 кВт·ч электроэнергии в год. Если при этом считать среднюю цену одного кВт на уровне 4 рубля, то получается, что:

Подсчитав годовую экономию, можно оценить, за сколько лет инвестиции окупятся. Однако стоит отметить, что эти расчёты имеют теоретический характер, а на практике окупаемость может восприниматься как довольно сомнительная.

Коэффициент полезного действия ветрогенератора будет зависеть от следующих факторов:

1. регион, в котором будет располагаться устройство;
2. цены на электроэнергию;
3. мощность турбины;
4. расположение установленной электростанции.

Поэтому важно тщательно спланировать вложения и точные расходы на проект.

Энтузиасты, занимающиеся установкой ветряных генераторов, обращают внимание, что они могут быть весьма выгодными, учитывая их длительный срок службы, который может составлять до нескольких десятилетий. Однако необходимо учитывать ряд рисков, включая возможность перебоев в работе установки. Рассматривая ветряную установку, стоит воспринимать её как дополнительный источник электроэнергии, а не единственный. Что касается оптимальных решений, рекомендуется рассмотреть варианты менее мощных турбин, например, на 3 кВт. Такие варианты позволяют значительно снизить начальные инвестиции и уменьшить зависимость от местного поставщика электроэнергии.

Чтобы построить мини-ветропарк с мощностью 3 кВт, стоимость будет почти в два раза ниже, чем у установки мощностью 5 кВт.