Κινητική ανεμογεννήτρια: συσκευή, αρχή λειτουργίας, εφαρμογή

Μια σύγχρονη κινητική ανεμογεννήτρια σάς επιτρέπει να εκμεταλλευτείτε τη δύναμη των ρευμάτων αέρα, μετατρέποντάς την σε ηλεκτρική ενέργεια.Για το σκοπό αυτό, υπάρχουν εργοστασιακά και οικιακά μοντέλα συσκευών που χρησιμοποιούνται τόσο στη βιομηχανία όσο και σε ιδιωτικά νοικοκυριά.

Θα σας πούμε πώς σχεδιάζονται οι ανεμογεννήτριες αυτού του τύπου και θα σας παρουσιάσουμε τα χαρακτηριστικά της συσκευής και τις επιλογές σχεδίασης. Το άρθρο που προτείνουμε δείχνει τα δυνατά και τα αδύνατα σημεία ενός αιολικού σταθμού. Οι ειδικοί του Do-it-yourselfer θα βρουν χρήσιμα διαγράμματα και συστάσεις συναρμολόγησης εδώ.

Αρχή λειτουργίας ανεμογεννήτριας

Η λειτουργία μιας ανεμογεννήτριας βασίζεται στη μετατροπή της κινητικής ενέργειας του ανέμου σε μηχανική ενέργεια του ρότορα, η οποία στη συνέχεια μετατρέπεται σε ηλεκτρική.

Η αρχή της λειτουργίας είναι αρκετά απλή: η περιστροφή των πτερυγίων που είναι στερεωμένα στον άξονα της συσκευής οδηγεί σε κυκλικές κινήσεις της γεννήτριας του ρότορα, παράγοντας έτσι ηλεκτρική ενέργεια.

Η αιολική ενέργεια είναι ένας από τους πιο υποσχόμενους τομείς ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Τα μοντέρνα σχέδια καθιστούν δυνατή την οικονομικά αποδοτική εκμετάλλευση της ισχύος των ρευμάτων αέρα, χρησιμοποιώντας την για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας

Το προκύπτον ασταθές εναλλασσόμενο ρεύμα «στραγγίζει» στον ελεγκτή, όπου μετατρέπεται σε άμεση τάση που μπορεί να φορτίσει τις μπαταρίες. Από εκεί η ισχύς τροφοδοτείται στον μετατροπέα, όπου μετατρέπεται σε εναλλασσόμενη τάση με ένδειξη 220/380 V, η οποία τροφοδοτείται στους καταναλωτές.

Η ισχύς μιας ανεμογεννήτριας εξαρτάται άμεσα από την ισχύ της ροής αέρα (N), που υπολογίζεται σύμφωνα με τον τύπο N=pSV³/2, όπου V είναι η ταχύτητα του ανέμου, S είναι η περιοχή εργασίας, p είναι η πυκνότητα του αέρα.

Συσκευή ανεμογεννήτριας

Διάφορες εκδόσεις ανεμογεννητριών διαφέρουν σημαντικά μεταξύ τους.

Το παρακάτω διάγραμμα δείχνει την εσωτερική δομή μιας κλασικής οριζόντιας ανεμογεννήτριας. Τέτοια μοντέλα χρησιμοποιούνται συχνότερα τόσο στη βιομηχανία όσο και στην καθημερινή ζωή.

Οι βιομηχανικές συσκευές είναι μια πολύπλοκη κατασκευή πολλών μέτρων, η εγκατάσταση της οποίας απαιτεί θεμέλιο, ενώ ένα οικιακό μοντέλο μπορεί να αποτελείται από ελάχιστα εξαρτήματα (ηλεκτρικός κινητήρας συνεχούς ρεύματος 3-12V, ηλεκτρικός πυκνωτής 1000 uF 6V, δίοδος ανορθωτή πυριτίου).

Μια τυπική εγκατάσταση περιλαμβάνει τα ακόλουθα στοιχεία:

• γεννήτρια εναλλασσόμενου ρεύματος (η ισχύς εξαρτάται από την ταχύτητα των ροών του ανέμου).
• πτερύγια που μεταδίδουν περιστροφή στον άξονα της γεννήτριας (συχνά είναι επιπλέον εξοπλισμένα με κιβώτια ταχυτήτων και σταθεροποιητές ταχύτητας ρότορα).
• ο ιστός του ανεμόμυλου στον οποίο είναι προσαρτημένες οι λεπίδες (όσο υψηλότερα είναι αυτά τα στοιχεία, τόσο περισσότερη αιολική ενέργεια μπορούν να λάβουν).
• μπαταρίες που αποθηκεύουν ενέργεια, επιτρέποντάς της να χρησιμοποιείται όταν υπάρχει μικρή ή καθόλου ροή ανέμου. Η μπαταρία εκτελεί επίσης τη λειτουργία της σταθεροποίησης της ηλεκτρικής ενέργειας που παρέχεται από τη γεννήτρια.
• ελεγκτής - μετατροπέας εναλλασσόμενης τάσης που λαμβάνεται από τη γεννήτρια σε άμεση τάση, η οποία χρησιμοποιείται για τη φόρτιση της μπαταρίας. Ο ελεγκτής ελέγχεται περιστρέφοντας τις λεπίδες, γεγονός που σας επιτρέπει να λάβετε υπόψη πού κινούνται οι ροές αέρα.
• Το AVR είναι μια αυτόματη συσκευή μεταγωγής που συνδέει την ανεμογεννήτρια με άλλες πηγές ενέργειας (ηλιακά πάνελ, ηλεκτρικό δίκτυο).
• αισθητήρας κατεύθυνσης ανέμου - μια συσκευή που διευκολύνει τα πτερύγια να βρίσκουν τη ροή του ανέμου.
• ένας μετατροπέας για τη μετατροπή συνεχούς ρεύματος από μπαταρίες σε εναλλασσόμενη τάση, ο οποίος χρησιμοποιείται στις ηλεκτρικές επικοινωνίες.

Για την καλύτερη κάλυψη των αναγκών των χρηστών, η συσκευή μπορεί να εξοπλιστεί με διάφορους τύπους μετατροπέων:

• συσκευές με ημιτονοειδές κύμα τροποποιημένο από μετατροπέα που παράγει τετράγωνο ημιτονοειδές κύμα. Οι συσκευές αυτού του τύπου είναι κατάλληλες για θερμαντικά στοιχεία, λαμπτήρες πυρακτώσεως και άλλες συσκευές που δεν απαιτούν την ποιότητα του δικτύου.
• τριφασικοί μετατροπείς τάσης σχεδιασμένοι για τριφασικά ηλεκτρικά δίκτυα.
• Μονάδες καθαρού ημιτονοειδούς κύματος που παράγουν ενέργεια για πιο ευαίσθητο εξοπλισμό.
• μετατροπείς δικτύου που μπορούν να λειτουργήσουν χωρίς μπαταρίες. Τέτοιες συσκευές έχουν σχεδιαστεί για κυκλώματα που περιλαμβάνουν ηλεκτρική ενέργεια που εισέρχεται απευθείας στο γενικό δίκτυο.

Όταν επιλέγετε μοντέλα, φροντίστε να προσέχετε τον τύπο του μετατροπέα.

Τύποι ανεμογεννητριών

Κατά την ταξινόμηση των ανεμογεννητριών, μπορούν να ληφθούν υπόψη τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:

• ραντεβού;
• χαρακτηριστικά σχεδίου;
• αριθμός λεπίδων?
• τα υλικά από τα οποία κατασκευάζονται·
• άξονας περιστροφής?
• βήμα προπέλας.

Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στις δύο πιο συχνά χρησιμοποιούμενες ταξινομήσεις.

Ταξινόμηση ανεμογεννητριών ανά σκοπό

Υπάρχουν τύποι ανεμογεννητριών που διαφέρουν ως προς τον σκοπό. Τα κύρια χαρακτηριστικά των συσκευών, για παράδειγμα, η ισχύς, εξαρτώνται από αυτό.

Βιομηχανικές ανεμογεννήτριες

Τέτοιες συσκευές εγκαθίστανται από μεγάλες εταιρείες ενέργειας ή το κράτος για την παροχή ηλεκτρικής ενέργειας σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις.Οι τουρμπίνες, χωρητικότητας δεκάδων μεγαβάτ, βρίσκονται συνήθως σε αιολικές περιοχές (ανοιχτοί λόφοι, ακτές).

Αιολικά πάρκα, όπου είναι εγκατεστημένες δεκάδες ανεμογεννήτριες, βρίσκονται όχι μόνο στην ξηρά, αλλά και σε ρηχά νερά. Η ηλεκτρική ενέργεια που προκύπτει χρησιμοποιείται συνήθως για βιομηχανικούς σκοπούς

Η παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια, κατά κανόνα, πηγαίνει απευθείας στο δίκτυο, ενώ για σταθερότητα και ρύθμιση της ταχύτητας περιστροφής των πτερυγίων, οι ανεμογεννήτριες είναι εξοπλισμένες με πρόσθετους μηχανισμούς.

Εμπορικές Ανεμογεννήτριες

Τέτοιες εγκαταστάσεις χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας προς πώληση ή για την παροχή ηλεκτρικής ενέργειας στην παραγωγή σε περιοχές με ηλεκτρικό δίκτυο χαμηλής ισχύος (ή χωρίς καθόλου ηλεκτρικό δίκτυο). Τέτοιοι αιολικοί σταθμοί αποτελούνται από ένα σύμπλεγμα ηλεκτρικών γεννητριών, οι οποίες μπορούν να έχουν διαφορετική ισχύ.

Η ενέργεια από εμπορικές εγκαταστάσεις μπορεί να τροφοδοτηθεί απευθείας σε ηλεκτρικές επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας ή να χρησιμοποιηθεί για τη φόρτιση μιας μεγάλης σειράς μπαταριών, όπου αποθηκεύεται και μετατρέπεται για να τροφοδοτεί το δίκτυο.

Οικιακές αιολικές συσκευές

Οι μονάδες χαμηλής ισχύος χρησιμοποιούνται για ιδιωτική χρήση. Σύμφωνα με τους κανόνες, ανεμογεννήτριες με ιστούς ύψους μικρότερου των 25 μέτρων μπορούν να εγκατασταθούν από ιδιοκτήτες γης χωρίς έγκριση από τις αρχές· για υψηλότερους ιστούς, πρέπει να ληφθεί ειδική άδεια.

Οι ανεμόμυλοι χαμηλής και μέσης ισχύος μπορούν να χρησιμεύσουν ως πηγή ηλεκτρικής ενέργειας για εξοχικές κατοικίες, κατοικίες, εξοχικές κατοικίες και αγροκτήματα

Οι οικιακές ανεμογεννήτριες είναι κατάλληλες για φόρτιση μπαταριών με τάση 12/24/48V, η ενέργεια από την οποία μετατρέπεται σε τάση 220 Volt.Τέτοιες συσκευές καθιστούν δυνατή την πλήρη ή μερική επίλυση του προβλήματος της τροφοδοσίας μικρών αντικειμένων που βρίσκονται μακριά από το κεντρικό δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας.

Με οδηγίες για την επιλογή μιας ανεμογεννήτριας για την παροχή ενέργειας σε μια ιδιωτική κατοικία διάβασε το άρθροαφιερωμένο σε αυτό το ενδιαφέρον θέμα.

Τύποι σχεδίων ανεμογεννητριών

Με βάση τα χαρακτηριστικά σχεδιασμού τους, οι συσκευές μπορούν επίσης να χωριστούν σε διάφορες κατηγορίες, αν και όλες οι ποικιλίες ανήκουν σε δύο κύριους τύπους: κατακόρυφος και οριζόντια.

Κλασικές οριζόντιες ανεμογεννήτριες

Τέτοιες εγκαταστάσεις (ονομάζονται επίσης έλικα ή πτερύγιο) έχουν συνήθως 3-5 λεπίδες τοποθετημένες σε οριζόντιο άξονα. Περιστρέφοντας με υψηλή ταχύτητα, τέτοια στοιχεία σας επιτρέπουν να αποκτήσετε τη μέγιστη ποσότητα ενέργειας (ΚΙΕΒ έως 0,4).

Επιπλέον, η ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το ύψος της συσκευής (όσο υψηλότερο είναι, τόσο μεγαλύτερο είναι το αποτέλεσμα).

Μια οριζόντια ανεμογεννήτρια χρησιμοποιεί ανύψωση, η οποία συμβαίνει όταν η πίεση αυξάνεται στο σημείο όπου η άμεση ροή αέρα διέρχεται από τα πτερύγια και αντανακλάται από αυτά τα στοιχεία.

Αυτές οι συσκευές συνήθως εγκαθίστανται σε αιολικά πάρκα όπου παράγεται ενέργεια για βιομηχανική και εμπορική χρήση, αλλά είναι επίσης κατάλληλες για οικιακή χρήση.

Μια ενδιαφέρουσα λύση για έναν οριζόντιο ανεμόμυλο είναι ένα μοντέλο με μία λεπίδα· η ακόλουθη επιλογή φωτογραφιών θα σας εξοικειώσει με τα χαρακτηριστικά του:

Κάθετες ανεμογεννήτριες

Το στοιχείο λειτουργίας τέτοιων εγκαταστάσεων είναι ένας περιστρεφόμενος τροχός ανέμου. Λόγω των σχεδιαστικών τους χαρακτηριστικών, τέτοιες κατασκευές διαφέρουν ανά τύπο ("Βαρέλι", "Σαβόνιους").

Η ακόλουθη επιλογή φωτογραφιών θα σας μυήσει στην αρχή του στροβίλου κάθετης γεννήτριας Savonius:

Παρά τον χαμηλό δείκτη KIEV (0,1-0,2), χρησιμοποιούνται ευρέως: οι κάθετες εγκαταστάσεις λειτουργούν με τυρβώδεις ροές αέρα, ώστε να μπορούν να τοποθετηθούν ακόμη και σε περιοχές όπου σπάνια φυσούν ισχυροί άνεμοι.

Η λειτουργία των κάθετων ανεμογεννητριών δεν εξαρτάται από την κατεύθυνση των ανέμων. Είναι εύκολο να εγκατασταθούν και να λειτουργήσουν και τέτοιες συσκευές μπορούν να εγκατασταθούν κοντά στο έδαφος

Για τη βελτίωση της απόδοσης των κάθετων ανεμογεννητριών, οι κατασκευαστές συχνά αυξάνουν τις παραμέτρους διαστάσεων τους, γεγονός που οδηγεί σε σημαντική αύξηση του κόστους. Δεδομένου ότι τέτοιες εγκαταστάσεις είναι αρκετά εύθραυστες, απαιτούν αυξημένη προστασία από τυφώνες και άλλα φυσικά φαινόμενα.

Ανεμογεννήτριες "Rotor Daria"

Τέτοιες συσκευές ανήκουν στην κατηγορία των κάθετων ανεμογεννητριών, αλλά έχουν έντονες διαφορές στο σχεδιασμό. Χάρη σε τέτοια χαρακτηριστικά, επιτυγχάνεται μείωση θορύβου και αυξάνεται επίσης το KIEV, το οποίο προσεγγίζει την απόδοση των οριζόντιων μοντέλων.

Μια τουρμπίνα χαμηλής πίεσης με άξονα περιστροφής κάθετο στον αέρα, που προτάθηκε το 1931 από τον Γάλλο σχεδιαστή αεροσκαφών Georges Darrieus, έχει βρει ευρεία εφαρμογή στην αιολική ενέργεια.

Το μειονέκτημα τέτοιων σχεδίων είναι η χαμηλή ροπή εκκίνησης (λόγω της παρουσίας μόνο δύο λεπίδων, είναι δύσκολο για τη συσκευή να ξεκινήσει μόνη της). Για την επίλυση του προβλήματος, χρησιμοποιείται συχνά το υβρίδιο "Savonius + Darier".

Αιολικές εγκαταστάσεις ιστιοπλοΐας

Για τέτοιες εγκαταστάσεις, μπορεί να χρησιμοποιηθεί η αρχή της κατασκευής τόσο κάθετων όσο και οριζόντιων ανεμογεννητριών. Το κύριο χαρακτηριστικό της σχεδίασης είναι ένας τροχός ανέμου καλυμμένος με πολλές λεπίδες ή πανιά, ενώ τέτοια μοντέλα δεν έχουν αεροδυναμικό προφίλ.

Υπάρχουν πολλά μοντέλα ιστιοφόρων ανεμογεννητριών, τα οποία διαφέρουν ως προς τον αριθμό των πτερυγίων, το βάρος και την ισχύ. Όλες αυτές οι παράμετροι πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά την επιλογή μιας συσκευής

Παρά το γεγονός ότι οι εγκαταστάσεις ιστιοπλοΐας χαρακτηρίζονται από χαμηλή ταχύτητα και χαμηλή απόδοση, χρησιμοποιούνται συχνά στην εθνική οικονομία.Τέτοια σχέδια είναι εύκολο να εγκατασταθούν και να λειτουργήσουν και ο συνδυασμός υψηλής ροπής και χαμηλής ταχύτητας σάς επιτρέπει να οδηγείτε απευθείας διάφορους χρήσιμους μηχανισμούς, για παράδειγμα, μια αντλία για την άντληση νερού.

Η παρακάτω γκαλερί θα σας παρουσιάσει ένα από τα μοντέλα ιστιοπλοϊκών ανεμογεννητριών που εφαρμόζονται στην πράξη:

Γεννήτρια για ανεμογεννήτρια

Οι ανεμογεννήτριες απαιτούν συμβατικές τριφασικές γεννήτριες για να λειτουργήσουν. Ο σχεδιασμός τέτοιων συσκευών είναι παρόμοιος με τα μοντέλα που χρησιμοποιούνται σε αυτοκίνητα, αλλά έχει μεγαλύτερες παραμέτρους.

Τα όργανα ανεμογεννητριών έχουν τριφασική περιέλιξη στάτη (σύνδεση αστέρα), από την οποία βγαίνουν τρία καλώδια και πηγαίνουν στον ελεγκτή, όπου η εναλλασσόμενη τάση μετατρέπεται σε άμεση τάση.

Ο ρότορας της γεννήτριας για μια ανεμογεννήτρια είναι κατασκευασμένος από μαγνήτες νεοδυμίου: σε τέτοια σχέδια είναι ακατάλληλη η χρήση ηλεκτρικής διέγερσης, καθώς το πηνίο καταναλώνει πολλή ενέργεια

Ένας πολλαπλασιαστής χρησιμοποιείται συχνά για την αύξηση του κύκλου εργασιών.Αυτή η συσκευή σάς επιτρέπει να αυξήσετε την ισχύ της υπάρχουσας γεννήτριας ή να χρησιμοποιήσετε μια μικρότερη συσκευή, γεγονός που μειώνει το κόστος εγκατάστασης.

Οι πολλαπλασιαστές χρησιμοποιούνται συχνότερα σε κάθετες ανεμογεννήτριες, στις οποίες η διαδικασία περιστροφής του τροχού ανέμου είναι πιο αργή. Για οριζόντιες συσκευές με υψηλές ταχύτητες περιστροφής λεπίδων, δεν απαιτούνται πολλαπλασιαστές, γεγονός που απλοποιεί και μειώνει το κόστος του σχεδιασμού.

Προδιαγραφές συναρμολόγησης και εγκατάστασης ανεμογεννητριών από το πλυντήριο και ανεμογεννήτριες από μια γεννήτρια αυτοκινήτου περιγράφεται αναλυτικά στα άρθρα που προτείνουμε.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα μιας ανεμογεννήτριας

Ας εξετάσουμε λεπτομερώς τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των ανεμογεννητριών, καθώς η απόφαση να αγοράσετε μια ανεμογεννήτρια ή να την εγκαταλείψετε εξαρτάται από αυτές.

Πλεονεκτήματα των αιολικών συσκευών

Τα πλεονεκτήματα των συσκευών που χρησιμοποιούν αιολική ενέργεια περιλαμβάνουν:

• Φιλικότητα προς το περιβάλλον. Οι εγκαταστάσεις χρησιμοποιούν μια ανανεώσιμη πηγή ενέργειας που μπορεί να χρησιμοποιηθεί συνεχώς χωρίς να προκαλείται ζημιά στο περιβάλλον. Η ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από ανεμογεννήτριες αντικαθιστά την ενέργεια των θερμοηλεκτρικών σταθμών, μειώνοντας τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου.
• Ευστροφία. Οι αιολικοί σταθμοί μπορούν να κατασκευαστούν σχεδόν παντού: σε πεδιάδες, σε βουνά, σε χωράφια, σε νησιά και ακόμη και σε ρηχά νερά. Η αιολική ενέργεια είναι ιδιαίτερα πολύτιμη σε απομακρυσμένα μέρη όπου είναι δύσκολο να επεκταθούν οι συμβατικές ηλεκτρικές επικοινωνίες. Οι ανεμογεννήτριες σε αυτή την περίπτωση καθιστούν δυνατή τη δημιουργία τροφοδοσίας ενέργειας για αντικείμενα, διασφαλίζοντας την ανεξαρτησία της από τυχαίους παράγοντες (για παράδειγμα, το καύσιμο δεν παραδίδεται εγκαίρως).
• Αποτελεσματικότητα χρήσης. Τα σύγχρονα μοντέλα επεξεργάζονται την ενέργεια ακόμη και αδύναμων ανέμων - το ελάχιστο όριο είναι 3,5 m/s.Με αυτόν τον τρόπο, δίνεται η δυνατότητα παροχής επιπλέον ηλεκτρικής ενέργειας στο κεντρικό δίκτυο, καθώς και οργάνωσης της παροχής ρεύματος σε επιμέρους αντικείμενα (νησιωτικά ή τοπικά) ανεξάρτητα από την ισχύ τους.
• Μια αξιόλογη εναλλακτική λύση στις παραδοσιακές πηγές. Οι σταθεροί αιολικοί σταθμοί μπορούν να παρέχουν πλήρως ηλεκτρική ενέργεια σε ένα κτίριο κατοικιών ή ακόμα και σε μια μικρή βιομηχανική εγκατάσταση. Σε αυτή την περίπτωση, ο στρόβιλος θα συγκεντρώσει την απαιτούμενη παροχή ηλεκτρικής ενέργειας σε μπαταρίες, που προορίζονται για χρήση σε περιόδους ηρεμίας.
• Οικονομικός. Σε σύγκριση με τις παραδοσιακές πηγές ηλεκτρικής ενέργειας (αέριο, τύρφη, άνθρακας, πετρέλαιο), οι τουρμπίνες ποδηλάτου μπορούν να μειώσουν σημαντικά το ενεργειακό κόστος. Σε πολλές περιπτώσεις, η κατασκευή ενός αιολικού πάρκου είναι φθηνότερη από τη σύνδεση με υπάρχοντα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας.

Η χρήση ανεμογεννητριών μπορεί να αποτελέσει εναλλακτική λύση στη χρήση ακριβών γεννητριών ντίζελ, μειώνοντας περαιτέρω το κόστος μεταφοράς και αποθήκευσης καυσίμου έως και 80%.

Η μέση ισχύς μιας ανεμογεννήτριας διαφέρει αρκετές φορές από το φορτίο αιχμής. Μια ανεμογεννήτρια είναι υπεύθυνη μόνο για την ποσότητα ενέργειας που παράγεται για μια συγκεκριμένη χρονική περίοδο στη μέση μηνιαία ταχύτητα ανέμου που είναι χαρακτηριστική μιας δεδομένης περιοχής.

Για πιο ακριβή εκτίμηση των αιολικών πόρων, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ειδικά προερχόμενα δεδομένα (παράμετροι Weibull). Αυτοί οι δείκτες αντικατοπτρίζουν την κατανομή των ανέμων διαφορετικής ισχύος που χαρακτηρίζει μια συγκεκριμένη περιοχή. Είναι σημαντικό να λαμβάνονται υπόψη αυτές οι πληροφορίες κατά την ανάπτυξη έργων αιολικών πάρκων ισχύος δεκάδων MW.

Η ισχύς που παράγεται από μια ανεμογεννήτρια είναι ανάλογη με το τριπλάσιο της ταχύτητας του ανέμου.Κατά συνέπεια, αυτός ο δείκτης είναι πολύ μικρός όταν οι ροές ανέμου είναι ασθενείς, αλλά όταν εντείνονται, αυξάνεται απότομα. Λόγω της μεταβλητότητας της διεύθυνσης και της ταχύτητας του ανέμου, τα σταθεροποιητικά στοιχεία πρέπει να περιλαμβάνονται στο σχεδιασμό μιας ανεμογεννήτριας.

Κανόνες και τύποι για τον υπολογισμό της ισχύος της ανεμογεννήτριας δίνονται εδώ, σας συνιστούμε να εξοικειωθείτε με τις πολύ χρήσιμες πληροφορίες.

Σε μικρά αυτόνομα συστήματα, η λειτουργία τους εκτελείται από μπαταρίες, η φόρτιση των οποίων αρχίζει να αυξάνεται μόλις η ισχύς της ανεμογεννήτριας υπερβεί το φορτίο.

Καθώς το φορτίο αυξάνεται, η μπαταρία μπορεί να αποφορτιστεί. Είναι σημαντικό να λαμβάνεται υπόψη αυτό το χαρακτηριστικό όταν επιλέγετε μια οικιακή μονάδα· η ισχύς της πρέπει να ταιριάζει με το μηνιαίο ή ετήσιο ποσοστό κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η αποτελεσματική χρήση των ροών ανέμου διευκολύνεται από μια ποικιλία σχεδίων ανεμογεννητριών.

Οι οριζόντιοι στρόβιλοι αποδίδουν καλά σε επίπεδες περιοχές όπου έχει πολύ άνεμο, ενώ οι κάθετες τουρμπίνες λειτουργούν καλύτερα σε περιοχές με τυρβώδεις ροές που βρίσκονται χαμηλά στο έδαφος (πάνω λόφους, οροσειρές).

Τα κύρια μειονεκτήματα των ανεμογεννητριών

Ταυτόχρονα, οι ανεμογεννήτριες έχουν και τις αρνητικές τους πλευρές:

• Το μέγεθος της δύναμης του ανέμου είναι δύσκολο να προβλεφθεί εκ των προτέρων, καθώς αλλάζει συχνά. Εξαιτίας αυτού, συνιστάται να λάβετε υπόψη ένα δίχτυ ασφαλείας παρέχοντας εφεδρική πηγή ενέργειας (ηλιακά πάνελ, σύνδεση με το ηλεκτρικό δίκτυο).
• Οι κάθετες συσκευές διατρέχουν κίνδυνο καταστροφής των πτερυγίων της προπέλας λόγω των επιπτώσεων των φυγόκεντρων δυνάμεων όταν τα πτερύγια περιστρέφονται γύρω από τον κύριο άξονα. Ως αποτέλεσμα αυτής της επίδρασης, σημαντικά δομικά στοιχεία παραμορφώνονται και καταστρέφονται με την πάροδο του χρόνου και ο μηχανισμός αποτυγχάνει.
• Είναι καλύτερο να εγκαταστήσετε ανεμογεννήτριες σε ελεύθερο χώρο, καθώς τα κοντινά κτίρια μπορούν να «αποσβέσουν» τον άνεμο, σχηματίζοντας μια «νεκρή» ζώνη αέρα.
• Για την εξοικονόμηση περίσσειας ενέργειας από ανεμογεννήτριες, είναι απαραίτητο να συμπεριληφθεί στο σχεδιασμό η χρήση μπαταριών και άλλων πρόσθετων συσκευών που χρησιμεύουν για τη μετατροπή της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας σε ρεύμα με κατάλληλα χαρακτηριστικά καταναλωτή.
• Κατά τη λειτουργία, οι ανεμογεννήτριες παράγουν θόρυβο που μπορεί να προκαλέσει δυσφορία στους ανθρώπους και να τρομάξει τα ζώα. Οι λεπίδες των εγκαταστάσεων μπορούν επίσης να προκαλέσουν το θάνατο των πτηνών που πετούν προς αυτές.
• Σύμφωνα με ορισμένους ειδικούς, οι ανεμογεννήτριες μπορούν να υποβαθμίσουν τη λήψη ραδιοφωνικών και τηλεοπτικών εκπομπών.

Οι αρνητικές πτυχές μπορεί επίσης να περιλαμβάνουν το μάλλον υψηλό κόστος τέτοιων μονάδων, ωστόσο, το χαμηλό κόστος της πηγής ενέργειας αντισταθμίζει σε μεγάλο βαθμό αυτόν τον παράγοντα.

Διαγράμματα και μέθοδοι σύνδεσης

Αν και μια ανεμογεννήτρια μπορεί να λειτουργήσει αυτόνομα, πολύ καλύτερα αποτελέσματα μπορούν να επιτευχθούν χρησιμοποιώντας συνδυασμένα σχήματα που συνδυάζουν μια ανεμογεννήτρια με ηλιακούς συλλέκτες, ένα κεντρικό δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας, πηγές ενέργειας ντίζελ ή αερίου.

Αυτόνομη λειτουργία. Στην περίπτωση αυτή, εγκαθίσταται μια ενιαία εγκατάσταση, με τη βοήθεια της οποίας συλλαμβάνεται και συσσωρεύεται η αιολική ενέργεια, η οποία στη συνέχεια μετατρέπεται στο ηλεκτρικό ρεύμα που χρειάζονται οι καταναλωτές.

Το διάγραμμα δείχνει τον απλούστερο τρόπο χρήσης μιας ανεμογεννήτριας, η οποία συνιστάται να χρησιμοποιείται σε περιοχές όπου φυσούν συνεχώς ισχυροί άνεμοι

Συνδυασμός ανεμογεννήτριας με ηλιακούς συλλέκτες. Η συνδυασμένη επιλογή θεωρείται μια αξιόπιστη και αποτελεσματική μέθοδος τροφοδοσίας. Εάν δεν υπάρχει αέρας, η μπαταρία λειτουργεί ηλιακούς συλλέκτες, και σε συννεφιασμένο καιρό και κατά τη διάρκεια της νύχτας, πραγματοποιείται φόρτιση από μια ανεμογεννήτρια.

Μια ιδανική επιλογή για ένα ιδιωτικό σπίτι ή αγρόκτημα που βρίσκεται μακριά από ένα κεντρικό δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτό το συνδυασμένο σύστημα επιτρέπει τη χρήση δύο τύπων ανανεώσιμης ενέργειας

Συνδυασμένη λειτουργία ανεμογεννήτριας και ηλεκτρικού δικτύου. Μια ανεμογεννήτρια μπορεί να συνδυαστεί με ηλεκτρικές επικοινωνίες.

Αυτή η διάταξη είναι τυπική για βιομηχανικές και εμπορικές συσκευές. Η σύνδεση με ηλεκτρικές επικοινωνίες παρέχεται επίσης για ορισμένα μοντέλα οικιακών ανεμογεννητριών

Εάν υπάρχει περίσσεια παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας, πηγαίνει στο κεντρικό δίκτυο και εάν υπάρχει έλλειψη, είναι δυνατή η χρήση ηλεκτρικού ρεύματος από το γενικό ενεργειακό σύστημα.

Αποχρώσεις χρήσης ανεμογεννητριών

Επί του παρόντος, οι ανεμογεννήτριες χρησιμοποιούνται σε διάφορους τομείς της εθνικής οικονομίας. Βιομηχανικά μοντέλα ποικίλης χωρητικότητας χρησιμοποιούνται από πετρέλαιο και φυσικό αέριο, εταιρείες τηλεπικοινωνιών, σταθμούς γεωτρήσεων και γεωλογικών εξερευνήσεων, εγκαταστάσεις παραγωγής και κρατικούς φορείς.

Η ανεμογεννήτρια μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πρόσθετη πηγή ενέργειας σε νοσοκομεία και άλλα ιδρύματα για να διασφαλιστεί η συνεχής παροχή ρεύματος σε καταστάσεις έκτακτης ανάγκης

Ιδιαίτερα αξιοσημείωτη είναι η σημασία της χρήσης ανεμογεννητριών για την άμεση αποκατάσταση της κατεστραμμένης ηλεκτρικής ενέργειας κατά τη διάρκεια κατακλυσμών και φυσικών καταστροφών. Για το σκοπό αυτό, ανεμογεννήτριες χρησιμοποιούνται συχνά από μονάδες του Υπουργείου Εκτάκτων Καταστάσεων.

Οι οικιακές ανεμογεννήτριες είναι ιδανικές για την οργάνωση φωτισμού και θέρμανσης σε εξοχικές κατοικίες και ιδιωτικές κατοικίες, καθώς και για οικονομικούς σκοπούς σε αγροκτήματα.

Υπάρχουν μερικά σημεία που πρέπει να ληφθούν υπόψη:

• Συσκευές έως 1 kW μπορούν να παρέχουν επαρκή ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας μόνο σε μέρη με άνεμο.Συνήθως, η ενέργεια που παράγουν είναι αρκετή μόνο για να τροφοδοτήσει τον φωτισμό LED και να τροφοδοτήσει μικρές ηλεκτρονικές συσκευές.
• Για την πλήρη παροχή ηλεκτρικής ενέργειας σε μια ντάτσα (εξοχική κατοικία), θα χρειαστείτε μια ανεμογεννήτρια ισχύος άνω του 1 kW. Αυτός ο δείκτης είναι αρκετός για την τροφοδοσία φωτιστικών, καθώς και υπολογιστή και τηλεόρασης, αλλά η ισχύς του δεν είναι αρκετή για να παρέχει ηλεκτρική ενέργεια σε ένα σύγχρονο ψυγείο που λειτουργεί όλο το εικοσιτετράωρο.
• Για να παρέχετε ενέργεια σε ένα εξοχικό σπίτι, θα χρειαστείτε μια ανεμογεννήτρια χωρητικότητας 3-5 kW, αλλά ακόμη και αυτός ο αριθμός δεν θα είναι αρκετός για τη θέρμανση των σπιτιών. Για να χρησιμοποιήσετε αυτήν τη λειτουργία, χρειάζεστε μια ισχυρή επιλογή, ξεκινώντας από 10 kW.

Όταν επιλέγετε ένα μοντέλο, θα πρέπει να λάβετε υπόψη ότι η ένδειξη ισχύος που υποδεικνύεται στη συσκευή επιτυγχάνεται μόνο στη μέγιστη ταχύτητα ανέμου. Έτσι, μια εγκατάσταση 300 V θα παράγει την καθορισμένη ποσότητα ενέργειας μόνο με ταχύτητα ροής αέρα 10-12 m/s.

Για όσους επιθυμούν να κατασκευάσουν μια ανεμογεννήτρια με τα χέρια τους, προσφέρουμε επόμενο άρθρο, το οποίο παρέχει αναλυτικά χρήσιμες πληροφορίες.

Συμπεράσματα και χρήσιμο βίντεο για το θέμα

Το παρακάτω βίντεο παρέχει λεπτομερείς πληροφορίες σχετικά με την αρχή λειτουργίας και το σχεδιασμό ενός οικιακού μοντέλου μιας ανεμογεννήτριας:

Μια ανεμογεννήτρια είναι μια εξαιρετική πηγή παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, η οποία θα εκτιμηθεί ιδιαίτερα από τους κατοίκους απομακρυσμένων περιοχών. Διάφορες ρωσικές και ξένες επιχειρήσεις προσφέρουν ένα ευρύ φάσμα αιολικών κατασκευών· επιπλέον, τα οικιακά μοντέλα μπορούν να κατασκευαστούν με τα χέρια σας.

Γράψτε σχόλια στο παρακάτω μπλοκ. Πείτε μας για το πώς κατασκευάσατε μια ανεμογεννήτρια στην ιδιοκτησία σας ή για το πώς λειτουργεί η ανεμογεννήτρια των γειτόνων σας.Κάντε ερωτήσεις, μοιραστείτε χρήσιμες πληροφορίες και φωτογραφίες σχετικά με το θέμα.