Ветряные электростанции для дома: Ветрогенераторы для загородного дома — компания Светон

как сделать и выбрать устройство? Разновидности, применение, инструкция по сборке ветряка своими руками

Автор обзора: Энергоаудит проект RT

Ветряные устройства, с помощью которых можно получить электричество для домашнего пользования, являются перспективным видом альтернативной энергетики. Ветряки принимают на себя кинетическую энергию ветра, вращающую ротор механического двигателя, которая в генераторе преобразовывается в электрическую.

Ветряные электростанции для дома представляют собой хороший вариант независимого и экономного источника энергии, позволяющего получать электрический ток вдалеке от линий проводных передач.

Солнечная электростанция Elway Energy Box E05 + панель 100w / с розеткой 220v

• Причины приобретения ветряка

• Составные элементы ветряного генератора

• Выбор генератора по мощности

• Основные технические характеристики

• Правила установки ветряков

• Фото ветровых электростанций для дома

Причины приобретения ветряка

Изначально ветряные электростанции были необходимы для обслуживания выработанной на месте энергией удаленных поселений, которые находились вдалеке от основных магистралей ЛЭП. Поэтому существуют единичные ветровые станции, мощность которых может составлять несколько мегаватт.

• Такие станции вырабатывают энергию для нескольких потребителей, располагают собственной инфраструктурой и устанавливаются обычно на горных возвышенностях, берегах морей или рек, а также в пустынях.
• Но в последнее время все большее распространение получает установка ветряной электростанции для автономного снабжения частных построек, объектов дорожной службы, вышек телекомуникационной связи, а также освещения улиц.

Агрегат, работающий от силы ветра, часто дополняется дизельным генератором и солнечной батареей, а основной причиной его установки в частных загородных домах является значительная экономия средств на потребляемой электроэнергии. Подобные экологически чистые установки можно видеть в дачных поселках.

Отвертка крестообразный наконечник Xiaomi MJJXLSD002QW

Составные элементы ветряного генератора

В процессе получения, преобразования и передаче электрической энергии участвует комплекс из нескольких составляющих общее устройство ветряных электростанций:

• Ротор представляет собой колесо, которое приводится в движение силой и давлением воздушных потоков в вертикальных или горизонтальных ветряных конструкциях.
• Мачта ветровой вышки необходима для установки ротора на возвышенности. Бывает гидравлической, секционной и установленной на растяжках.
• Редуктор повышает количество оборотов ротора, им комплектуются усиленные модели.
• Генератор представляет собой трехфазовый агрегат, в котором, при вращении ротора, на обмотку статора поступает переменный электрический ток.
• Контроллер – это диодный мост, преобразующий переменный вид тока в постоянный. Его роль заключается также в регулировании поступления кинетической энергии, так как он может притормозить колесо вращения, в тех случаях, когда заряд аккумуляторов полностью завершен.
• Инвертор служит для переработки электрического тока мощностью 12 вольт в обычное, для подключения большинства электроприборов, 220-вольтное.
• Кабели, провода, распределительные щитки, розетки и выключатели входят в необходимый набор оборудования для пользования потребителей, проживающих в доме.

Без инвертора пользоваться электрической энергией ветра невозможно, так как она крайне нестабильна, что может сказаться на нормальной работе бытовых приборов и даже вывести их из строя.

Плоскогубцы ВИХРЬ 73/6/3/8 200 мм

Выбор генератора по мощности

Для приобретения автономной установки необходимо правильно рассчитать мощность ветряной электростанции, которой будет достаточно для обеспечения всех хозяйственных нужд одного частного дома.

Портативные или бытовые устройства вырабатывают около 15 кВт, что бывает достаточно для среднего строения, в котором проживает одна семья.

Если от одной станции предполагается снабжение собственной фермы, хозяйства с небольшим производством или торговой точкой, то надо выбирать более эффективные ветряки, мощностью от 15 до 100 кВт.

Стриппер Kraftool TK-10 (22639) черный/зеленый

Основные технические характеристики

Одним из главных критериев, влияющих на всю работу ветряного агрегата, является направление вращения роторной оси. Одна разновидность относится к устройствам с горизонтальной осью, которые бывают быстрого хода, 2-х или 3-х лопастные.

Чем быстрее вращение колеса под действием ветра, тем более упрощенная модель генератора может справляться с выработкой необходимого количества энергии. Они отличаются высоким показателем КПД и конструктивной простотой, но работают с шумом и на большой высоте.

• В физике известно множество изобретений ветровых генераторов с вертикальной осью вращения колеса, но они имеют усложненную конструкцию и вырабатывают почти в 2,5 раза меньше энергии, чем ветряки с горизонтальной осью.
• Среди их преимуществ можно назвать низкий рабочий шум и установку на небольшой высоте. Малолопастные ветряные устройства с количеством лопастей до 4-х штук могут обладать быстрым ходом.
• В то же время многолопастные агрегаты относятся к тихоходным, так как большое количество лопастей создает большее сопротивление при вращении и производят меньше оборотов в единицу времени.

Индикаторная отвертка SmartBuy, 150 мм, до 500 В, шлицевая, серт. испытания

Правила установки ветряков

Законами Российской Федерации не запрещено устанавливать автономные ветровые электростанции частным лицам, если мощность генератора не превышает 75 кВт.

Бытовые ветряки, не превышающие данный показатель, не облагаются государственным налогом.

Но существуют некоторые технические правила, которые надо соблюдать, чтобы избежать аварийных ситуаций и нареканий соседей.

• При решении перейти на автономное получение электричества, необходимо выяснить максимальную высоту мачты ветряной станции для конкретной местности, определенную нормативными документами.
• Превышение допустимой высоты может вызвать помехи в эфирных трансляциях. Нельзя устанавливать высокий ветряк рядом с линиями кабельных электропередач, так как он может создать опасное положение при нарушениях целостности конструкции мачты.
• В слишком густо заселенном жилом секторе работающий генератор может превысить допустимый уровень шума, действующий на жителей окрестных домов.

На фото ветряных электростанций всегда можно заметить, что они находятся в местах, свободных от деревьев и высотных домов. Выбрать место установки мачты надо таким образом, чтобы она находилась на небольшом возвышении и ей не мешали ветви высоких деревьев.

Производители обычно сопровождают комплекты ветряных станций подробными инструкциями по их установке и эксплуатации, но было бы правильно обратиться к квалифицированной помощи специалистов.

Аккумуляторная дрель-шуруповерт Hammer ACD12/2С 216-022

Фото ветровых электростанций для дома

Устанавливать ли у себя дома ветряную электростанцию?

Рост цен на электроэнергию вынуждает многих пользователей задуматься – как можно сэкономить, и есть ли разумная альтернатива потреблению энергии из общей сети? Для многих выходом из положения становится покупка или строительство собственными руками ветряка для дома.

С использованием энергии ветра человечество знакомо с незапамятных времен. Когда-то неизвестный изобретатель приладил парус к неказистому плавучему средству, и с его помощью через столетия вся Земля была обследована пытливыми мореплавателями. Ветряные мельницы даже в наше время во многих странах исправно служат человеку.

Но сегодня использование ветра подразумевает, прежде всего, получение электроэнергии. Попытаемся разобраться, насколько это просто, дешево и удобно. Для тех, кто хочет сразу услышать итог, вывод: ветряная электроэнергия никогда не станет дешевле энергии, полученной из других источников: тепловых, атомных или гидроэлектростанций.

Поэтому заниматься ветряными электростанциями для дома имеет смысл только тем, у кого руки чешутся приспособить доставшийся «по случаю» готовый генератор, или энтузиастам экологически чистой энергии, фанатично желающим спасти планету от экологической катастрофы. Других причин использовать ветряную энергию при подведенном питании от внешних электрических сетей просто не придумаешь.

Для начала немного сведений о возможностях использования энергии ветра. При воздействии ветра на лопасти турбины, эффективность отбора энергии (КПД) не может превышать 59%. Это значение получили в своих работах ряд ученых (Ланчестер, Бец, Жуковский) еще в 1920 г. С тех пор оно известно как «предел Беца».

Есть ли смысл считать КПД ветряного генератора, если он приводится в действие дармовым источником неограниченной мощности? Конечно, есть! Зная КПД преобразования, можно оценить необходимую мощность электростанции, а затем – насколько похудеет ваш кошелек после ее приобретения.

Предельная мощность, которую можно «отнять» у ветра, равна площади, на которую он воздействует (площадь обмаха пропеллера), умноженной на скорость ветра в кубе и на упомянутый выше КПД, равный 0,6. Выразив все величины в системе СИ, получим, что 1м2 турбины при скорости ветра 2 м/сек отбирает мощность аж …4,8 Вт. При скорости ветра 8 м/сек (номинальная скорость большинства ветряных генераторов), отбор с единицы площади возрастет до 307 Вт.

Теперь информация к размышлению: реальный КПД для домашних установок нужно брать не более 0,3. Время работы ветряных электростанций при оптимальной скорости ветра колеблется от 10 до 15% в год в климатических условиях стран СНГ.

Поэтому полученную из формулы мощность ветряной электростанции необходимо увеличить еще в 4-5 раз. На практике рекомендуют устанавливать ветряную электростанцию, ориентируясь не столько на технические показатели, сколько на финансовые возможности, по принципу: «Чем больше, тем лучше». С мечтой установить мощную и, одновременно, компактную установку необходимо сразу расстаться. Одно другому противоречит в принципе.

Конструкция ветряной электростанции, в общем случае, состоит из генератора, выпрямительного устройства, аккумуляторной батареи и инвертора для преобразования напряжения в привычное значение 220В. Контроль и управление всеми блоками и элементами электростанции выполняет микропроцессорный контроллер или более простые логические схемы.

Изучая технические характеристики ветряных электростанций, предпочтение необходимо отдавать тем, у которых скорость начала движение ротора, начальная скорость зарядки аккумуляторов и скорость, при которой они выходят на рабочий режим, минимальны. Чем шире диапазон рабочих скоростей ветра, тем больше вероятность получить энергию. Стоимость в этом случае играет вторичную роль: зачем брать установку дешевле, если она в вашем регионе будет работать несколько дней в году?

Теперь пришло время прицениться к продукции фирм, предлагающих готовые комплекты оборудования. О самодельных ветряных электростанциях здесь вообще не будем говорить. Даже лучшие образцы промышленного изготовления имеют КПД не более 30%, а самодельные конструкции из подсобных материалов смогут производить разве что шум.

Все разнообразие конструкций ветряных генераторов можно свести к двум большим группам: с горизонтальным расположением ротора генератора и генераторы с ротором вертикального типа.

Горизонтальные генераторы флюгерного типа обладают более высоким КПД, меньшей материалоемкостью. Но требуют применения мачт большей высоты, имеют сложную механическую часть и неудобны в обслуживании. Станции вертикального типа менее экономичны, они имеют большую материалоемкость, но работают в большем диапазоне скоростей ветра и более компактны.

Рассмотрим по одному образцу из наиболее интересных представителей ветряных электростанций каждой группы. Наибольший интерес из электростанций с горизонтальным расположением ротора представляет безредукторный контурный генератор «Windtronics».

В нем аэродинамическое сопротивление снижено за счет особой конструкции турбины, в которой на концах лопастей закреплены сильные постоянные магниты, а по ободу смонтировано 68 статорных катушек. При таком решении ротор одновременно является и генератором электрической энергии. Специальные закрылки на лопастях позволяют турбине начать движение при скорости ветра 0,2 м/сек. На сегодня это значение является рекордным для генераторов.

При скорости 0,9 м/сек. турбина начинает вырабатывать электричество. Другие типы генераторов при этих значениях скорости ветра даже не могут сдвинуться с места. Вес изделия около 110 кг, диаметр 1,8 метра, уровень шумов – не более 35 дБ.

Благодаря жесткой конструкции, турбина выдерживает скорость ветра до 62,6 сек. Годовая производительность от 1500 до 2750 кВт/ч электроэнергии. Американской фирмой «Honeywell Wind Turbine» в комплекте с турбиной поставляется вся необходимая электроника, рассчитанная на подключение 2 генераторов или солнечной дополнительной панели. Серьезным и единственным недостатком ветряной электростанции является ее цена – 5750 долларов при номинальной мощности генератора всего 1,5 кВт.

Многообещающим представителем электростанций с генератором вертикального типа можно считать турбины «Eddy» компании «Urban Green Energy». Генераторы очень компактны, почти бесшумны и могут монтироваться даже в городских условиях. При весе генератора 95 кг он занимает площадь чуть больше 2,5 м2.

Турбину можно смонтировать за час, а служит она до 20 лет. Генератор выдерживает ветровые нагрузки до 193 км/час и вырабатывает, в зависимости от модификации, от 2000 до 4000 кВт/ч энергии в год. Главным недостатком является высокая начальная скорость ветра для турбины – 3,2 м/сек. Информации о стоимости генератора пока нет.

Оригинальная форма турбины, напоминающая лепестки розы, натолкнула архитекторов на идею создать электростанцию в виде дерева, на ветвях которого смонтировано от 3 до 12 турбин, Проект получил название «Power Flowers» — «цветочное дерево» и привлек широкое внимание общественности, создав неплохую рекламу генераторам «Eddy» и фирме UGE.

О различных конструкциях и моделях электростанций можно очень долго говорить, но объединяет их одно: очень высокая цена. Из анализа предложений фирм можно вывести некую удельную стоимость 1кВт мощности оборудования. Она составляет приблизительно 2000 долларов без монтажных работ. Добавив еще около 500 долларов на монтаж и наладку, мы получим усредненную величину затрат на оборудование, которое произведет вам 2000-3000кВт/ч электрической энергии за год.

По оценкам специалистов, электроэнергия, полученная от экологически чистых источников, дороже обычной в 3-4 раза. При использовании маломощных ветряных электростанций, стоимость энергии может на порядок (в 10 раз) превышать полученную из традиционных источников. Это связано с большими разовыми затратами на оборудование и работами по установке, наладке и обслуживанию ветряных электростанций.

Для того, что бы скрыть этот факт, часто используют утверждение, что с ростом цены на энергоносители экологически чистые источники станут рентабельными. При этом игнорируется то соображение, что с ростом расценок на энергию будет расти и стоимость оборудования, которое обладают значительной материалоемкостью. И перспектив к сокращению подобной «вилки» не предвидится даже в отдаленном будущем.

Если есть непреодолимое желание установить ветряную электростанцию, то сначала необходимо познакомиться с архивом сводок погоды за несколько последних лет в вашем регионе. Подобная информация сейчас доступна в сети и сразу прояснит реальные возможности по использованию ветровой энергии.

Ранее ЭлектроВести писали, что турецкая компания «Атлас Глобал Энерджи» реализует в Сколевском районе Львовской области проект по строительству ветровой электростанции мощностью 60 МВт. Ветропарк должен заработать в августе 2022 — он будет поставлять сгенерированную электроэнергию в общую сеть по «зеленому» тарифу.

По материалам: electrik.info.

бытовых ветряных турбин: практичны ли они для вас?

Если вы являетесь домовладельцем, рассматривающим возможность использования жилых ветряных турбин для электроснабжения своего дома, необходимо учитывать ряд соображений. К счастью, есть также ряд источников информации, которые могут вам помочь. Следующее поможет вам решить, подходит ли вам ветровая система.

Какие преимущества дает домовладельцам использование ветряных турбин?
Подходит ли вам энергия ветра?
Ваш сайт подходит?
Дополнительные соображения
Потенциальные юридические и экологические препятствия
Экономика ветровой энергии для домашнего использования
Основы ветровой системы
Гибридные ветровые системы

Каковы преимущества использования бытовых ветряных турбин?

Ветроэнергетические системы обеспечивают защиту от повышения цен на электроэнергию. Ветроэнергетические системы снижают нашу зависимость от ископаемого топлива и не выделяют парниковых газов. Если вы строите дом в отдаленном месте, небольшая ветровая энергетическая система может помочь вам избежать высоких затрат на продление линий электропередач до вашего участка.

Несмотря на то, что системы ветроэнергетики требуют значительных начальных инвестиций, они могут конкурировать с традиционными источниками энергии, если учитывать снижение или полное отсутствие затрат на коммунальные услуги в течение всего срока службы. Продолжительность периода окупаемости (время до того, как экономия, полученная в результате использования вашей системы, сравняется со стоимостью системы) зависит от выбранной вами системы, ветрового ресурса на вашем участке, тарифов на электроэнергию в вашем районе и того, как вы используете свою ветровую систему.

Практична ли для вас энергия ветра?

Малые ветроэнергетические системы могут использоваться в сочетании с системой передачи и распределения электроэнергии (так называемые системы, подключенные к сети) или в автономных приложениях, не подключенных к коммунальной сети. Ветряная турбина, подключенная к сети, может снизить потребление электроэнергии, поставляемой коммунальными службами, для освещения, бытовых приборов и электрического отопления. Если турбина не может обеспечить необходимое вам количество энергии, коммунальное предприятие компенсирует разницу. Когда ветровая система производит больше электроэнергии, чем требуется домохозяйству, излишки можно продать коммунальным предприятиям. С доступными сегодня соединениями переключение происходит автоматически. Автономные ветроэнергетические системы могут подойти для домов, ферм или даже целых населенных пунктов (например, проект совместного проживания), которые находятся далеко от ближайших инженерных сетей. Любой тип системы может быть практичным, если существуют следующие условия.

Условия для автономных ветроэнергетических систем:

• Вы живете в районе со среднегодовой скоростью ветра не менее 4,0 метра в секунду (9 миль в час)
• Подключение к сети недоступно или может быть выполнено только через дорогостоящее расширение. Стоимость прокладки линии электропередач к удаленному участку для подключения к коммунальной сети может быть непомерно высокой и варьироваться от 15 000 до более 50 000 долларов за милю, в зависимости от местности.
• Вы заинтересованы в получении энергетической независимости от коммунального предприятия
• Вы хотите уменьшить воздействие производства электроэнергии на окружающую среду
• Вы признаете прерывистый характер энергии ветра и имеете стратегию использования прерывистых ресурсов для удовлетворения ваших потребностей в энергии

Условия для подключенных к сети ветроэнергетических систем:

• Вы живете в районе со среднегодовой скоростью ветра не менее 4,5 метров в секунду (10 миль в час).
• Электричество, поставляемое коммунальными службами, дорогое в вашем районе (около 10–15 центов за киловатт-час).
• Требования коммунальных служб по подключению вашей системы к сети не являются непомерно высокими.
• Местные строительные нормы и правила позволяют вам на законных основаниях установить ветряную турбину на своем участке.
• Вам комфортно делать долгосрочные инвестиции.

Подходит ли ваш участок для ветроэнергетики?

Чтобы получить общее представление о наличии хороших ветровых ресурсов в вашем регионе, ознакомьтесь с картами WINDExchange Министерства энергетики и климатологическими картами ветра NOAA. Из этих карт вы можете узнать, достаточно ли сильна скорость ветра в вашем районе, чтобы продолжить изучение ветрового ресурса. Конечно, карты — это только отправная точка — фактические ветровые ресурсы на вашем участке будут варьироваться в зависимости от топографии и структурных помех. А локализованный участок с хорошим ветром, например вершина хребта, может не отображаться на картах.

Вам потребуются данные по конкретному месту, чтобы определить ветровой ресурс в вашем точном местоположении. Если у вас нет данных на месте и вы хотите получить более четкую и предсказуемую картину ваших ветровых ресурсов, вы можете измерить скорость ветра в вашем местоположении за год. Вы можете сделать это с помощью записывающего анемометра, который обычно стоит от 500 до 1500 долларов. Наиболее точные показания получаются на «высоте ступицы» (т. е. на высоте верхней части башни ветряной турбины). Для этого необходимо разместить анемометр достаточно высоко, чтобы избежать турбулентности, создаваемой деревьями, зданиями и другими препятствиями. Стандартная высота датчика ветра, используемая для получения данных для карт Министерства энергетики США, составляет 10 метров (33 фута).

Вы можете иметь разные ветровые ресурсы в пределах одной собственности. Если вы живете в сложной местности, будьте внимательны при выборе места установки. Например, если вы разместите ветряную турбину на вершине или на ветреной стороне холма, у вас будет больше доступа к преобладающему ветру, чем в овраге или на подветренной (защищенной) стороне холма на том же участке. Учитывайте существующие препятствия и планируйте будущие препятствия, включая деревья и здания, которые могут блокировать ветер. Также поймите, что мощность ветра пропорциональна его скорости (скорости) в кубе.

Дополнительные соображения

В дополнение к факторам, перечисленным выше, вы также должны

• Исследовать потенциальные юридические и экологические препятствия
• Получить информацию о стоимости и производительности от производителей
• Провести полный экономический анализ с учетом множества факторов
• Понимание основ небольшой ветроустановки
• Рассмотрите возможности объединения вашей системы с другими источниками энергии, резервными копиями и улучшениями энергоэффективности.

Вы должны установить бюджет энергии, чтобы помочь определить размер необходимой турбины. Поскольку энергоэффективность обычно дешевле, чем производство энергии, повышение энергоэффективности вашего дома в первую очередь, вероятно, приведет к тому, что вы сможете тратить меньше денег, поскольку вам может понадобиться ветряная турбина меньшего размера для удовлетворения ваших потребностей.

Потенциальные юридические и экологические препятствия

Прежде чем вкладывать время и деньги, изучите потенциальные юридические и экологические препятствия для установки ветровой системы. Некоторые юрисдикции, например, ограничивают высоту конструкций, разрешенных в жилых зонах, хотя часто возможны отклонения. Ваши соседи могут возражать против ветровой машины, закрывающей им обзор, или их может беспокоить шум. Подумайте о препятствиях, которые могут блокировать ветер в будущем (к примеру, крупные запланированные застройки или саженцы). Если вы планируете подключить ветрогенератор к сети вашей местной коммунальной компании, узнайте ее требования к межсетевым соединениям и покупке электроэнергии у небольших независимых производителей электроэнергии.

Экономика жилых ветряных турбин

Жилая ветровая энергетическая система может быть хорошей долгосрочной инвестицией. Однако, поскольку такие обстоятельства, как тарифы на электроэнергию и процентные ставки, различаются, вам необходимо решить, является ли покупка ветровой системы разумным финансовым шагом для вас. Убедитесь, что вы или ваш финансовый консультант провели тщательный анализ, прежде чем купить ветроэнергетическую систему.

Владельцы систем, подключенных к сети, могут иметь право на получение небольшого налогового кредита за электроэнергию, которую они продают коммунальному предприятию. Для 1996, она составляла 1,6 цента за киловатт-час. Закон о национальной энергетической политике 1992 г. и Закон о политике регулирования коммунальных предприятий 1978 г. (PURPA) представляют собой две программы, применимые к малым независимым производителям электроэнергии. PURPA также требует, чтобы утилита продавала вам электроэнергию, когда она вам нужна. Обязательно проконсультируйтесь с местным коммунальным предприятием или государственным энергетическим управлением, прежде чем брать на себя какую-либо ставку обратного выкупа. Некоторые тарифы Среднего Запада очень низкие (менее 0,02 доллара за кВтч), но в некоторых штатах действуют поддерживаемые государством тарифы обратного выкупа, которые поощряют производство возобновляемой энергии. Кроме того, в некоторых штатах существует «чистый биллинг», когда коммунальные предприятия покупают излишки электроэнергии по той же цене, по которой они ее продают.

Кроме того, некоторые штаты предлагают налоговые льготы, а некоторые коммунальные службы предлагают скидки или другие льготы, которые могут компенсировать расходы на покупку и установку ветряных систем. Обратитесь за информацией в налоговый департамент вашего штата, в местную коммунальную службу, комиссию по коммунальным предприятиям или в местное управление энергетики.

Основы ветровой системы

Все ветровые системы состоят из ветряной турбины, мачты, электропроводки и компонентов «баланса системы»: контроллеров, инверторов и/или батарей.

Ветряные турбины Домашние ветряные турбины состоят из ротора, генератора, установленного на раме, и (обычно) хвостовой части. Через вращающиеся лопасти ротор улавливает кинетическую энергию ветра и преобразует ее во вращательное движение для привода генератора. Роторы могут иметь две или три лопасти, чаще три. Лучшим показателем того, сколько энергии будет производить турбина, является диаметр ротора, который определяет ее «охватываемую площадь» или количество ветра, перехватываемого турбиной. Рама представляет собой прочный стержень с центральной осью, на котором крепятся несущий винт, генератор и хвостовое оперение. Хвост удерживает турбину лицом к ветру.

Ветряная турбина мощностью 1,5 киловатт (кВт) удовлетворит потребности дома, требующего 300 киловатт-часов (кВтч) в месяц, для местоположения с 6,26 метра в секунду (14 миль в час) среднегодовая скорость ветра. Производитель предоставит вам ожидаемую годовую выработку энергии турбины в зависимости от среднегодовой скорости ветра. Производитель также предоставит информацию о максимальной скорости ветра, при которой турбина рассчитана на безопасную работу. Большинство турбин имеют автоматические системы регулирования скорости, чтобы предотвратить неконтролируемое вращение ротора при очень сильном ветре. Этой информации, наряду с вашим местным распределением скорости ветра и вашим энергетическим балансом, достаточно, чтобы вы могли указать размер турбины.

Башни – Перефразируя известного автора ветроэнергетики, «хороший ветер дует высоко». Поскольку скорость ветра увеличивается с высотой на равнинной местности, турбина установлена ​​на башне. Вообще говоря, чем выше башня, тем больше энергии может производить ветровая система. Башня также поднимает турбину над турбулентностью воздуха, которая может возникать близко к земле. Общее эмпирическое правило заключается в том, чтобы установить ветряк на башне с основанием лопастей ротора не менее 9метров (30 футов) над любым препятствием, которое находится в пределах 90 метров (300 футов) от башни.

Эксперименты показали, что относительно небольшие инвестиции в увеличение высоты башни могут дать очень высокую норму прибыли при производстве электроэнергии. Например, подъем генератора мощностью 10 кВт с высоты башни 18 метров (60 футов) до башни высотой 30 метров (100 футов) требует 10-процентного увеличения общей стоимости системы, но он может производить на 25% больше. власть.

Существует два основных типа мачт: самонесущие (отдельно стоящие) и с оттяжками. В большинстве домашних ветроэнергетических систем используется башня с оттяжками. Решетчатые башни с оттяжками являются наименее дорогим вариантом. Они состоят из простого и недорогого каркаса из металлических полос, поддерживаемых растяжками и заземляющими анкерами.

Однако, поскольку радиус оттяжек должен составлять от половины до трех четвертей высоты башни, для решетчатых башен с оттяжками требуется достаточно места для их размещения. Башни с оттяжками можно прикрепить к основанию, чтобы их можно было опустить на землю для обслуживания, ремонта или во время неблагоприятных погодных условий, таких как ураганы. Алюминиевые башни склонны к растрескиванию, и их следует избегать.

Баланс системы – Автономным системам требуются батареи для хранения избыточной энергии, вырабатываемой для использования при спокойном ветре. Им также нужен контроллер заряда, чтобы аккумуляторы не перезаряжались. Аккумуляторы глубокого цикла, например те, которые используются для питания гольф-каров, могут сотни раз разряжаться и перезаряжаться на 80% своей емкости, что делает их хорошим вариантом для удаленных систем возобновляемой энергии. Автомобильные аккумуляторы представляют собой батареи с неглубоким циклом и не должны использоваться в системах возобновляемой энергии из-за их короткого срока службы в условиях глубокого цикла.

В очень небольших системах приборы постоянного тока (DC) работают напрямую от батарей. Однако, если вы хотите использовать стандартные приборы, которым требуется обычный бытовой переменный ток (AC), вы должны установить инвертор для преобразования постоянного тока в переменный. Хотя инвертор немного снижает общую эффективность системы, он позволяет подключить дом к сети переменного тока, что является несомненным плюсом для кредиторов, должностных лиц, отвечающих за электротехническое законодательство, и будущих покупателей жилья.

В целях безопасности батареи следует изолировать от жилых помещений и электроники, поскольку они содержат коррозионно-активные и взрывоопасные вещества. Свинцово-кислотные аккумуляторы также требуют защиты от перепадов температур.

В системах, подключенных к сети, единственным дополнительным оборудованием является блок стабилизации мощности (инвертор), который делает выходную мощность турбины электрически совместимой с коммунальной сетью. Батарейки не нужны. Работайте над этим с производителем и местной коммунальной службой.

Гибридные ветровые системы

Автономная «гибридная» система, сочетающая ветровую и фотоэлектрическую (PV) технологии, имеет ряд преимуществ по сравнению с любой отдельной системой.

На большей части территории Соединенных Штатов скорость ветра низка летом, когда солнце светит ярче всего и дольше всего. Ветер сильный зимой, когда мало солнечного света. Поскольку пиковое время работы ветровой и фотоэлектрической энергии приходится на разное время дня и года, гибридные системы с большей вероятностью будут производить энергию, когда она вам нужна.

В то время, когда ни ветрогенератор, ни фотоэлектрические модули не производят электроэнергию (например, ночью, когда ветер не дует), большинство автономных систем обеспечивают питание от аккумуляторов и/или двигателя-генератора, работающего от ископаемого топлива. топлива.

Если батареи разряжены, двигатель-генератор может работать на полную мощность, пока батареи не зарядятся. Добавление генератора, работающего на ископаемом топливе, делает систему более сложной, но современные электронные контроллеры могут автоматически управлять этими сложными системами. Добавление двигателя-генератора также может уменьшить количество фотоэлектрических модулей и аккумуляторов в системе. Имейте в виду, что емкость аккумулятора должна быть достаточно большой для обеспечения потребностей в электроэнергии в периоды без подзарядки. Аккумуляторные батареи обычно рассчитаны на один-три дня безветренной работы.

Таким образом, инвестируя в маленькую ветроустановку, вы можете снизить риск нехватки топлива и роста цен в будущем, а также уменьшить загрязнение окружающей среды. Однако принять решение о покупке ветровой системы сложно; нужно учитывать множество факторов. Но при правильном стечении обстоятельств хорошо спроектированная ветроэнергетическая система может обеспечить вас экономичной, чистой и надежной электроэнергией на многие годы.

Предоставлено NREL

Лучшие ветряные турбины для домашнего использования

3 акции

Выход из сети — это освобождающий опыт, но не всегда все проходит так гладко, как хотелось бы. Если вы полностью зависите от солнечной энергии, пасмурные дни могут принести с собой ощущение надвигающейся гибели.

Лучшим решением этой проблемы является установка ветряной турбины. Ветрогенератор можно добавить к существующей солнечной системе или использовать отдельно.

Немногие ветряные турбины в жилых домах производят достаточно энергии, чтобы полностью обеспечить работу вашего дома, но они могут помочь сократить ваши счета за электроэнергию и обеспечить резервный источник энергии, когда солнечная энергия не подходит.

Поиск лучших ветряных турбин для жилых помещений — сложная задача. Текущие проблемы с цепочкой поставок означают, что вы не всегда можете найти продукт, на который вы нацелились, что означает поиск других, более жизнеспособных альтернатив.

Мы искали лучшие ветряные турбины для домашнего использования и уверены, что перечисленные здесь продукты доступны по цене, доступны и надежны.

Наш лучший выбор

Лучший в целом

Ветряная турбина Ninilady 3000 Вт

Эта отдельно стоящая ветряная турбина вырабатывает 3000 ватт непрерывной мощности и может контролироваться и управляться с вашего компьютера или телефона.

Проверьте на Amazon

Лучший бюджетный вариант

Pikasola 400W Wind Turbine

Эта мини-турбина производит всего 400 Вт, но имеет прочную конструкцию и доступную цену.

Проверьте на Amazon.0190

Эта мощная отдельно стоящая ветряная турбина не самая дешевая на рынке, но она того стоит. Немногие другие ветряные турбины для жилых помещений производят такое количество энергии или могут работать в условиях сильного ветра так же эффективно, как эта турбина мощностью 3000 Вт.

Это один из немногих бытовых ветряных генераторов, который может снабжать электроэнергией весь дом.

Проверить цены на Amazon

Он может производить до 3100 Вт электроэнергии и начинать генерировать электроэнергию, когда скорость ветра достигает 2 м/с. Способная выдерживать и использовать ветер со скоростью до 50 м/с, ветряная турбина Ninilady одновременно мощная и надежная.

Секрет успеха этой ветряной турбины заключается в аэродинамическом дизайне ее лопастей, которые достаточно легки, чтобы работать при сильном ветре, но при этом достаточно прочны, чтобы использовать сильный ветер. Изготовленные из армированного стекловолокна, они легкие и прочные. Корпус турбины изготовлен из стали A3, что снижает вибрацию и шум.

Имеет автоматический руль направления, который поворачивает ротор турбины по направлению ветра. Эта функция делает его более эффективным и безопасным, чем другие модели.

Горизонтальная ветряная турбина Ninilady также оснащена интеллектуальной системой управления, которой можно управлять с телефона или компьютера.

Плюсы:

• Выдерживает сильный ветер
• Дистанционное управление

Минусы:

• Более высокий ценовой диапазон

Проверьте на Amazon.

Турбина Pikasola мощностью 400 Вт, возможно, не обладает такой мощностью, как AutoMaxx, но это отличное место, чтобы начать работу в автономном режиме.

Проверить цены на Amazon

Он не будет генерировать достаточно электроэнергии для питания всего вашего дома, но потенциально может самостоятельно управлять крошечным домом или маленькой хижиной.

Пикасола проявляет себя при использовании с солнечной системой. В этой ситуации он может держать свет включенным и заряжать батареи, когда солнце недоступно.

В этой статье объясняется, как добавить ветряную турбину к существующей солнечной системе.

Если вы не живете в очень ветреном месте, таком как Чикаго или Додж-Сити, штат Канзас, вы не сможете постоянно получать 400 Вт от ветряной турбины Pikasola. Максимум, на что вы можете рассчитывать, это около 40 ватт в час, что достаточно, если у вас есть альтернативные источники питания.

Самый дешевый продукт, который мы рассмотрели, Pikosola — это не просто очередной кусок хлама, произведенный в Китае. Это прочная турбина с нейлоновыми лопастями из углеродного волокна и конструкцией из алюминия и нержавеющей стали.

Внутренний микропроцессор контролирует и регулирует ток и напряжение, гарантируя, что турбина всегда работает с максимальной эффективностью.

Еще одним преимуществом Pikasola является то, что он компактный и легкий, что делает его идеальным для использования на лодке, в доме на колесах и дома.

Эта эффективная ветряная турбина начинает генерировать энергию при слабом ветре от 2,5 м/с и может выдерживать скорость до 40 м/с, что достаточно для предупреждения Национальной метеорологической службы.

Плюсы:

• Доступная цена
• Прочная конструкция

Минусы:

• Ограниченная выходная мощность

Проверьте на Amazon.0

Этот бытовой ветряк может эффективно работать в течение многих лет, не требуя обслуживания, если он установлен правильно.

Проверить цены на Amazon

В комплект входит все необходимое для начала работы, что упрощает процесс установки. Вы можете установить турбину самостоятельно, прикрепив ее к своей башне и подключив к аккумулятору.

Однако установка прочной опоры в правильном месте значительно сложнее и может потребовать использования тяжелой техники и опытного руководства.

Ветряная мельница AutoMaxx имеет легкие, но прочные лопасти из стекловолокна и корпус турбины из полипропилена, покрытый всепогодной защитой от УФ-излучения, поэтому он может выдерживать проливные дожди и скорость ветра до 129 миль в час (почти 58 м/с).

Для работы ему требуется скорость ветра всего 2,5 метра в секунду (м/с), и он поставляется с максимальной защитой от отслеживания точки питания, которая предотвращает внезапные скачки напряжения, предотвращая перезарядку аккумулятора.

Стоит отметить, что у клиентов возникали проблемы с этим продуктом, хотя они могли быть связаны с неправильной установкой.

Плюсы:

• Высокая мощность
• Работает при слабом ветре

Минусы:

• Более высокий ценовой диапазон

Проверьте на Amazon

---

#4 Ветряная турбина Tumo-Int 1000 Вт с 3 лопастями

Аэродинамическая конструкция этих легких лопастей позволяет ветровой турбине Tumo-Int запускаться при слабом ветре всего 2,5 м/с. Он не такой прочный, как Ninilady или AutoMaxx, скорость ветра при выживании составляет всего 40 м/с, но он все же достаточно прочен для большинства бытовых сценариев.

Проверить цены на Amazon

Корпус турбины устойчив к коррозии и атмосферным воздействиям и спроектирован таким образом, чтобы выдерживать не менее 15 лет эксплуатации без значительного износа.

Несмотря на ту же цену, что и Ninilady, Tumo-Int производит только треть мощности, с максимальной выходной мощностью 1050 Вт.

Это не комплект ветряной турбины, и в дополнение к самой турбине вам также необходимо приобрести аккумулятор, если вы не используете систему, привязанную к сети, и инвертор.

Вам понадобится столб или башня, чтобы установить турбину. Это должно быть не менее 20 футов в длину или выше, если поблизости есть препятствия.

Одним из главных преимуществ Tumo-Int является то, что он работает тихо, производя меньше вибрации и шума, чем изделия аналогичного размера. Еще одним преимуществом является то, что он может продолжать работать, даже когда температура опускается ниже нуля. Некоторые турбины не выдерживают холодных зим и должны быть разобраны на время.

Возможно, Tumo-Int менее рентабельный, чем Ninilady, но он по-прежнему является надежным, эффективным и адаптируемым продуктом, идеальным для тех, кто живет в районах с умеренной скоростью ветра.

Плюсы:

• Работает при отрицательных температурах
• Требует минимального обслуживания

Минусы:

• Менее рентабельны, чем другие продукты

Проверьте на Amazon

---

#5 SunSurfs Celluar VAWT 300

Хотя технология горизонтальных ветряных турбин более совершенна, чем вертикальных, они имеют некоторые преимущества.

Основное преимущество заключается в том, что благодаря своей конструкции они работают тише и надежнее. Эта вертикальная турбина от SunSurfs производит менее 63 децибел, когда вы находитесь на расстоянии около 10 м, что тише, чем фен.

Проверить цены в магазине Solar

Эта турбина имеет самую низкую скорость запуска из всех рассмотренных до сих пор турбин и начинает генерировать энергию при ветре всего 1,8 м/с. Это не самая мощная турбина, и она выдает максимум 350 Вт, хотя есть версия на 400 Вт по несколько более высокой цене.

Эта легкая турбина регулирует угол наклона своих алюминиевых лопастей каждые 30 секунд, увеличивая площадь при слабом ветре и уменьшая ее при усилении ветра. Дизайн также необычен и привлекателен, поэтому он потенциально улучшает внешний вид вашего дома (и ценность).

Поставляется с гидравлической башней, упрощающей установку и обслуживание, и системой удаленного мониторинга.

Самый экономичный продукт SunSurfs, он имеет среднюю цену по сравнению с другими нашими продуктами.

Плюсы:

• Низкий уровень шума и вибрации
• Низкая начальная скорость

Минусы:

• Максимальная мощность 350 Вт

Проверьте в Солнечном магазине

---

#6 Ветряная турбина ECO-WORTHY 400 Вт 12/24 В

Ветряная турбина Eco-Worthy может производить 400 или 800 Вт, в зависимости от того, какую модель вы выберете.

Проверить цены на Eco-Worthy

Он не особенно мощный, но предназначен для использования как часть гибридной системы, а не самостоятельно. Он имеет три лопасти из нейлонового волокна, которые производят очень мало шума или вибрации, но также с трудом производят какую-либо мощность.

Этот ветряк должен эффективно работать при скорости ветра более 2,5 м/с, но отзывы покупателей говорят об обратном: лопасти почти не вращаются даже при скорости ветра более 25 км/ч (6,9РС). Однако эти проблемы могут быть связаны с установкой, а не с самим продуктом.

В дополнение к турбине вам также потребуется приобрести опору для ее установки и кабели для подключения к аккумуляторной батарее. Даже с этими дополнительными элементами Eco-Worthy по-прежнему остается доступным вариантом, если вы ищете резервный источник питания для добавления к существующей солнечной системе.

Плюсы:

• Доступная цена
• Незначительный шум или вибрация

Минусы:

• Для максимальной производительности требуется профессиональная установка

Проверьте Eco-Worthy

---

На что обращать внимание при выборе ветряной турбины для жилых помещений

Размер и мощность

Возможно, вам понадобится ветряная турбина для выработки электроэнергии для всего дома, но у вас нет места для ее размещения. Вам необходимо сбалансировать свои потребности в энергии с доступной площадью для размещения турбины.

Например, ветряная турбина AutoMaxx 1500w имеет диаметр ротора 1,7 м или 5,5 фута, поэтому для ее установки требуется большой задний двор.

Pikasola намного меньше, с диаметром ротора всего 4,2 фута, что делает его более подходящим для жилых домов и небольших объектов. С другой стороны, он не сможет генерировать столько энергии.

Еще одна вещь, которую следует учитывать, — это размер вашего аккумулятора. Большой аккумуляторный блок создает большее сопротивление, поэтому для его зарядки требуется более мощная турбина.

Это одно из самых важных решений, которые вы должны принять, прежде чем инвестировать в ветряную турбину. Другой вопрос, сколько ветра вы можете использовать.

Доступная энергия ветра 

Прежде чем инвестировать в ветряную турбину, вам нужно знать, сколько энергии ветра доступно в вашем регионе.

Если вы живете в районе со средней скоростью ветра 2,5 м/с, у вас ограниченный выбор турбин. В таких условиях будет работать только вертикальная турбина от SunSurfs.

Области, в которых стабильно дует умеренный ветер, по очевидным причинам больше подходят для установки ветряных турбин, но очень сильный ветер может повредить лопасти.

Тип ветряной турбины 

Выбор между горизонтальной или вертикальной ветряной турбиной не так важен, как поиск наилучшего соотношения цены и качества. Тем не менее, каждый из них имеет свои преимущества и недостатки.

Вертикальные ветряные турбины

• Более компактные, что делает их более подходящими для городских районов
• Тише и проще в обслуживании
• Лучший вариант для установки на крыше

Горизонтальные ветряные турбины

• Производят больше энергии, делая их более эффективными
• Если у вас есть место, горизонтальная турбина будет использовать больше энергии

Законность 

В большинстве штатов вы можете установить ветряную турбину без разрешения на планирование при условии, что вы устанавливаете только ее и владеете отдельным домом.

В некоторых местах могут быть ограничения по высоте вашей турбины, что может негативно сказаться на ее производительности. Возможно, вы захотите получить экспертную консультацию о точных правилах, касающихся ветряных турбин в вашем регионе.

Бюджет

Вы можете заплатить от нескольких сотен долларов до десятков тысяч за ветряную турбину, в зависимости от того, для чего она вам нужна.

Более дешевые модели производят меньше энергии, но могут повысить ценность существующей солнечной системы.

Если вы хотите, чтобы ваша турбина снабжала электроэнергией весь ваш дом, вам нужно подготовиться к более значительным инвестициям, особенно если вы установили ее профессионально.

Хотя стоимость ветровой энергии снижается, она остается более дорогой, чем солнечная, не только с точки зрения первоначальных затрат, но и с точки зрения затрат на техническое обслуживание.

Чтобы обслуживать современный ветряной двигатель, необходимо ежегодно выделять от 1,5 до 2% от его первоначальной стоимости.