Ветрогенераторы вертикальные: Бытовые хитрости: вертикальный ветрогенератор своими руками

Содержание

Бытовые хитрости: вертикальный ветрогенератор своими руками

По сравнению с модными фотоэлементными источниками электроэнергии, ветрогенераторы могут показаться морально устаревшими. На самом деле это далеко не так. По мере подорожания традиционных энергоресурсов, разрабатываются новые, более совершенные и производительные модели с увеличенными коэффициентами полезного действия.

В продаже стоимость фирменного ветряка бытового класса начинается от 2000 у.е., но их технические характеристики устраивают далеко не всех. Многие владельцы удаленных домовладений и дачных участков предпочитают собрать вертикальный ветрогенератор своими руками.

Главные плюсы стандартных решений

В информационном поле имеется большое количество рекомендаций по разработке моделей разной мощности, с учетом предполагаемых затрат, окупаемости и планируемой нагрузки.

Фирменная ветросиловая установка среднего мощностного ценового ассортимента при номинальной скорости ветра 5-6 м/сек, вырабатывает за год до 250 киловатт бесплатной энергии.

Если создать вертикальный ветрогенератор самостоятельно, в том числе из подручных материалов, средств потребуется в несколько раз меньше, что положительно скажется на окупаемости проекта в целом.

С другой стороны, желание реализовать масштабный проект строительства мощного ветрогенератора для обогрева дома и работы энергоемкой бытовой техники, потребует значительных затрат. Давайте разбираться.

Проблемы создания мощных ветросиловых установок

Станция мощностью всего 2 кВт представляет собой установленную в массивный бетонный фундамент прочную ветростойкую конструкцию высотой от 8 метров с 3-х метровым металлическим ротором. Кроме основных затрат, для установки такого сооружения потребуются расходы на аренду строительной и подъемно-крановой техники.

Попытки собрать более мощный вертикальный ветрогенератор своими руками без должного опыта и основательной материальной базы чаще всего оборачиваются дополнительными затратами на доводку конструкции до рабочего состояния. Для бытового пользования, хотя бы на начальном этапе целесообразно сосредоточить усилия на создании ветрогенератора мощностью до 500 ватт.

Свойства бюджетных моделей

Для самодельной ветровой электростанции рекомендуется взять за основу конструкцию с горизонтальной осью вращения и лопастной крыльчаткой. Такие схемы выгодно отличаются небольшой материалоемкостью и высоким КПД. Наиболее доступные по стоимости и простые по конструкции высокооборотные двух- и трехлопастные ветроколеса.

 Конструктивные особенности высокооборотных систем

Аэродинамические свойства высокооборотных роторов во многом зависят от конфигурации лопаток. На КПД отражаются внешне незаметные погрешности, поэтому без отсутствия должных навыков лучше отдать предпочтение тихоходному варианту рабочего колеса.

  • Чем меньше лопастей, тем больше проблем с балансировкой ротора. Оптимальный по сложности и трудоемкости вариант ветрового колеса диаметром от 2-х метров должен иметь не менее 5-6 лопастей.
  • Высокооборотные конструкции характеризуются повышенной шумностью, которая усиливается с увеличением диаметра и скорости оборотов. Такая особенность мощного быстроходного ветросилового агрегата исключает его установку в местности с плотной застройкой или на крыше городской многоэтажки.

На заметку: двукратное увеличение количества лопастей при скорости ветра 8 м/сек. поможет повысить мощность генератора до 450-500 ватт, но такая доработка неизбежно потребует установки дорогостоящего редуктора.

Генератор веломоторного типа

Сэкономить средства на отказе от редуктора можно заменой высокооборотного генератора типа Г-221 более низкооборотным веломотором.

Наличие в конструкции веломотора постоянных магнитов решает проблемы подачи тока в обмотку возбуждения.

В качестве генератора для бытового ветросилового агрегата с максимальным режимом 220-230 об/мин. достаточно задействовать фирменный веломотор мощностью 250 ватт. КПД такого устройства составляет немногим более 80%-ти процентов.

Конструкционные свойства мачты

Исходный материал — стальная труба диаметром от 100 мм. Высота мачты с прочным бетонным основанием, установленной на открытой местности, может варьироваться в диапазоне от 6 до 10 метров.

  • Если на площадке имеются строения, деревья или другие ветрозащитные объекты, необходимо увеличить высоту мачты с превышением крыльчатки над наземными препятствиями не менее чем на полтора-два метра.
  • Для растяжек рекомендован монтажный трос с коррозиестойким покрытием и сечением не менее 6 мм.

Как защитить ветряк от ураганного ветра?

На практике с наилучшей стороны зарекомендовало себя простое по конструкции и эффективное в работе устройство, известное под названием боковой лопаты.

  • При скорости набегающего потока до 8 м/сек. ротор устанавливается по его оси посредством оперения.
  • При усилении ветра давление потока преодолевает жесткость пружины и ветрогенератор складывается, что приводит к изменению угла подачи воздуха на лопасти и снижению уровня воспринимаемых нагрузок.

Рекомендации по изготовлению лопастей

Для самостоятельного изготовления лопастей рабочего колеса больше подходит более стойкая к нагрузкам на растяжение древесина. В бюджетном и менее затратном по времени варианте, в качестве исходного сырья можно использовать ПВХ-трубы диаметром 160 мм.

В лучшем решении — это трубопроводные элементы для напорных водопроводных и канализационных систем марки SDR PN 6,3 с толщиной стенок не менее 4-х мм. Пластиковые лопасти менее сложные в изготовлении, в меньшей степени подвержены температурным и влажностным факторам.

Вырезанные по шаблону заготовки следует тщательно отшлифовать и закруглить острые края.

Обустройство штатного оборудования

Для крепления лопастей необходимо использовать головку. Стандартная конструкция представляет собой стальной диск толщиной 6-8 мм, к которому по количеству лопастей с равными интервалами привариваются металлические кронштейны толщиной 10-12 мм и длиной 300 мм с отверстиями для установки резьбового крепежа.

Головка крепится к корпусу генератора болтами с контрагайками. Для рамы конструкции потребуется сталь толщиной 6-8 мм, или достаточно широкий отрезок швеллера.

Токоприемник и подвижное соединение

Конструкция тандема подвижный контакт-токоприемник стандартная. В самом простом варианте — это диэлектрическая втулка, контактная группа и подпружиненные графитные щетки от автомобильного стартера. Для предохранения от атмосферных осадков узел оборудуется защитным кожухом.

Для разворота ротора по направлению воздушного потока монтируется подвижное соединение рамы ветрогенератора по отношению к мачте. Специалисты рекомендуют использовать преимущества максимально стойких к осевым нагрузкам роликовых подшипников с посадочным диаметром не менее 60 мм.

Аккумуляторно – конверторное оборудование

Стандартное напряжение веломоторного генератора составляет 25-26 вольт, поэтому для хранения выработанной электроэнергии можно использовать два последовательно соединенных 12-ти вольтовых аккумулятора суммарной емкостью от 100 а/ч.

Для преобразования постоянного тока в переменный 220 вольт в схему вводится инвертор напряжения мощностью от 600 ватт.

Даже если вам легко удастся создать вертикальный ветрогенератор своими руками, помните, что безотказная работа такого устройства гарантируется при условии своевременного и квалифицированного обслуживания.

Вертикальный ветрогенератор,вертикальная ось вращения | ВЕТРОДВИГ.RU

Вертикальный ветрогенератор может поймать ветер от всех направлений и на более низкой скорости ветра чем горизонтальные оси.
Было два отличных типа вертикального ветрогенератора оси: Darrieus и типы Savonius. Ротор Darrieus был исследован и разработан экстенсивно Национальными Лабораториями Sandia в 1980-ых.
Новые типы вертикальных машин ветра оси представляются, такие как спиральные типы особенно для использования в городских средах, где их считали бы более безопасными из-за их более низких скоростей вращения и так как они могут поймать ветер от всех направлений.

Горизонтальный ветрогенератор обычно более эффективен при преобразовании энергии ветра в электричество чем вертикальный ветрогенератор оси. По этой причине они стали доминирующими на коммерческом рынке энергии ветра.[adsense_id=»1″]
Однако, ветрогенератор вертикального ветрогенератора более подходит для городских территорий, поскольку они тихи и из-за уменьшенного риска, связанного с их более медленными уровнями вращения.
Можно предвидеть некоторое будущее, где каждый человек, живущий в мире, снабжается машиной ветра, поскольку глобальный нефтяной пик достигается, делая их необходимый для человека, хорошо являющегося. Они хорошо подходят для зеленых зданий архитектурные проекты так же как футуристический aquaponics; где вертикаль, занимающаяся сельским хозяйством в небоскребе, использует автоматизированные технологии сельского хозяйства, преобразовывающие городские сточные воды в сельскохозяйственные продукты. Их стоимость снизится заметно, как только они массового производства в масштабе поточной линии, эквивалентном автомобильной промышленности.
Экономическое развитие и жизнеспособное использование горизонтального ветрогенератора были бы, в будущем быть ограниченными, частично из-за высоких загрузок напряжения на больших скоростях. Это распознается, что, хотя менее эффективный, вертикальный ветрогенератор оси не страдает так от постоянно переменных гравитационных загрузок, которые ограничивают размер горизонтальных турбин.
Экономия за счет роста производства диктует что, если вертикальный ветряной двигатель оси с расчетной выходной мощностью 10 МВТ мог бы быть разработан, с, по крайней мере, той же самой доступностью как современная горизонтальная турбина оси, но по более низкой стоимости на модуль расчетного питания, то не имело бы значения, если бы его кпд облопачивания был немного ниже от 56 приблизительно до 19-40 процентов.

 

ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ВЕТРОГЕНЕРАТОР DARRIEUS

[adsense_id=»1″][like_to_read]Первый аэродинамический вертикальный ветрогенератор был разработан Джорджесом Дарриусом во Франции и сначала запатентован в 1927. Его принцип работы зависит от факта, что его лопасть — кратное число скорости ветра, приводящей к очевидному ветру всюду по целому обороту, входящему как встречный ветер с только ограниченным изменением в углу. Велосипедисты распознают что эффект: если они идут достаточно быстро всегда есть встречный ветер.

С точки зрения лопасти вращательное перемещение лопасти генерирует встречный ветер, который объединяется с фактическим ветром, чтобы сформировать очевидный ветер. Если угол атаки этого очевидного ветра на лопасти больше чем нуль, у силы подъема есть прямой компонент, который продвигает турбину.
Угол атаки, которая изменяется по обороту между-20 до +20 градусов, не должен превысить 20 градусов с тех пор под более высокими углами, поток вдоль лопасти больше не является пластинчатым, который является состоянием, требуемым для генерации силы подъема, но становится бурным остановом порождения.
Угол атаки между нулем и 20 градусами требует достаточно высокой лопасти. Турбина Darrieus не может быть сам запуск; это должно быть принесено к достаточно высокой лопасти внешними средствами. Однако, нехватка системы управления, чтобы указать на турбину в ветер компенсирует этот недостаток.
Исходная турбина Darrieus пострадала от некоторых отрицательных функций, таких как сильные колебания, приводящие к возможному отказу лопасти усталости, высокому уровню шума и относительно низкой эффективности, которая строго ограничила ее успех.[/like_to_read]

ВЕРТИКАЛЬНЫЕ МАШИНЫ ИЗМЕНЯЕМОЙ ГЕОМЕТРИИ

P. Дж. Масгроув в 1975 привел научно-исследовательскую работу при Чтении университета в Великобритании, цель которой состояла в том, чтобы попытаться рационализировать геометрию лопастей, разглаживая лопасти ветрогенератор типа Darrieus. Это привело к проекту прямого планочного вертикального ветрогенератора, определяемого как конфигурация лопасти ротора H.
В то время, когда считалось, что простая конфигурация лопасти H, на скоростях сильного ветра, могла ехать с превышением скорости и стать нестабильной. Было таким образом предложено, чтобы reefing механизм был включен в машинный проект таким образом разрешение лопастей быть растушеванным в сильных ветрах. Эти более ранние машины с растушевывающимися лопастями были известны как вертикальный ветрогенератор— Изменяемой геометрии.
Было много этих проектов, у которых были различные способы растушевать их лопасти. В течение конца 1970-ых была обширная выполненная программа исследований. Это включало испытания в аэродинамической трубе и создание нескольких прототипных машин в 40 — диапазон на 100 кВт. Эта работа достигала высшей точки в финале reefing проект лопасти в виде стрелки для больших 25 метров, 130 кВт оценили машину, расположенную в Кармартене залив в Южном Уэльсе. Эта машина, известная как VAWT 450, была создана консорциумом сэра Роберта Макэлпайна и Северных Машиностроений (Vertical Axis Wind Turbines Limited) в 1986. Проект финансировался Министерством торговли и промышленности британского правительства.

Исследование вертикальных ветрогенераторов H-типа

[adsense_id=»1″]



От исследования, выполненного в Великобритании в течение 1970-1980 периодов времени, было установлено, что тщательно продуманные механизмы имели обыкновение растушевываться, лопасти были ненадежными. Остановить эффект, создаваемый лопастью, оставляя поток ветра, ограничил бы скорость, что противостоящая лопасть в потоке ветра могла продвинуть целую конфигурацию лопасти вперед. Фиксированная прямая планочная или конфигурация Ротора H была поэтому сам регулирующий во всех скоростях ветра, достигающих его оптимальной скорости вращения, рано после его сокращения скорости ветра.

Было несколько коммерческих компаний, производящих H-ветрогенератор ротора с 1980-ых. Однако турбинные проекты были нацелены на недешевые области небольшого рынка ветрогенераторов.
Из-за более низкого и более предсказуемого напряжения, загружающегося на лопастях вертикального ветрогенератора, они — идеальный тип машины для крупномасштабного производства электричества. Этот потенциал для использования для экономического много производства электричества мегаватта не был пока еще использован. Это должно частично должное ранее разработать отказы и частично из-за их немного более низкого кпд.

Понравилось это:

Нравится Загрузка...

Похожее

Преимущества и недостатки ветрогенераторов с вертикальной и горизонтальной осью вращения

Малый ветряных турбин с вертикальной осью отличаются футуристическим дизайном и часто привлекают внимание зрителя. Но все же о фактах, какие технические отличия от обычной ветрогенераторов с горизонтальной осью вращения?

Для больших ветрогенераторов в мегаваттном класса развивающихся на протяжении десятилетий, преобладает тип конструкции  с горизонтальной осью и тремя лопастями.

Для малых ветровых турбин, есть гораздо более широкий диапазон конструкций. Совершенно иной тип конструкции представляют так называемые вертикальные ветровые турбины, вал ротора расположен вертикально к земле. Но каковы технические различия между горизонтальными ветрогенераторами, каковы преимущества и недостатки?

Основным недостатком вертикальных ветровых турбин является их низкой эффективности.Однако растения с вертикальной осью также имеют преимущества, которые объясняются в первую очередь.

Преимущества вертикальных ветровых турбин

Нет необходимо ориентации на ветер:
Вертикальные ветряные турбины не должна быть снабжена управления, который поворачивало бы ротор на ветер. Горизонтальные установки имеют обычно флюгер и системы слежения.

Больше подходит для турбулентных ветровых условий:
На участках с сильной турбулентностью воздуха системы работают с вертикальной осью зачастую более надежны, чем горизонтальные конструкции. При длительных турбулентных ветровых условиях, ставит под вопрос установку малого ветрогенератора с горизонтальной осью вращения.

Скорость ветра при которой ветрогенератор запускается и производит энергию:

Вертикальная установки уже работает на низких скоростях ветра и способны  производить электроэнергии.

Простота в обслуживании:
Техническое обслуживание подвижных компонентов, такие как генератор расположены на уровне земли. В горизонтальных сооружений, детали машин находятся в гондоле. Когда мачта не может быть наклонена, нужен подъемник или кран.

Низкая скорость вращения и низкий уровень загрязняющего шума:
Вертикальные ветряные турбины тише и поэтому подходят для жилых районов и городов.

Тени и отрицательный визуальный эффект:
Растения с горизонтальной осью ротора может вызвать солнце находится низко неприятные тени в вертикальной системы могут быть практически исключены.

Недостатки вертикальной небольших ветровых турбин

Низкая эффективности:
Основным недостатком вертикальной небольших ветровых турбин связано с низкой эффективностью. В то время как горизонтальные системы способны забирать у ветра до 50% энергии, значение для вертикального ротора составляет максимум 40%.Горизонтальное часто производят значительно больше энергии, чем вертикальные установки.

Высокие вибрации и нагрузки:
Вертикальная установка может вызвать сильные резонансы.

Низкая высота:
Роторы, как правило, близко к земле. Ветрогенераторы с Горизонтальная ось  расположены на  мачты или башнях в более высоких слоях атмосферы.

Проникновение строительство типов

Исследование, проведенное Университетом Касселя и института Фраунгофера для ветроэнергетики и технологии Энергетические системы IWES даже при небольших ветрогенераторы имеет горизонтальный ротор с тремя лопастями в настоящее время является наиболее распространенным. Из в общей сложности 118 видов конструкций рассмотрено 88% горизонтальной оси и 12% вертикальной оси.

Прогноз

Снижение эффективности вертикальной системы не означает, что концепция не в долгосрочной перспективе может утратиться. В фотоэлектрической промышленности  технология относительно низкой эффективностью может преобладать в течение длительного времени.Производитель солнечных модулей  First Solar может претендовать на лидирующие позиции на рынке, хотя эффективность ее тонкопленочных модулей была значительно ниже, чем у обычных модулей с кремниевых солнечных элементов. Причиной сильные позиции на рынке были существенной экономии издержек производства, так что конкретные инвестиционные расходы и связанные с этим расходы производства электроэнергии более низкие.

В настоящее время большинство малых ветрогенераторов  реализованы с горизонтальной осью вращения, поскольку более высокая эффективность будет иметь положительное влияние на экономику. Вертикальная установка может принести свои сильные стороны, чтобы опереться на конкретные достоинства конструкции, такие как низкий уровень шума.

Понравилось это:

Нравится Загрузка...

Похожее

Проект ветряной турбины

| Учебники по альтернативной энергии

Конструкция ветряной турбины Статья Учебники по альтернативной энергии 19.06.2010 27.07.2020 Учебники по альтернативной энергии

Поделитесь / добавьте в закладки с:

Конструкция ветряной турбины для ветроэнергетики

В основе любой возобновляемой ветроэнергетической установки лежит ветряная турбина . Конструкции ветряных турбин обычно состоят из ротора, генератора постоянного тока (DC) или генератора переменного тока (AC), который установлен на башне высоко над землей.

Так как же устроены ветряные турбины для производства электроэнергии ?. Проще говоря, ветряная турбина - это полная противоположность домашнему или настольному вентилятору. Вентилятор использует электричество от сети для вращения и циркуляции воздуха, создавая ветер. С другой стороны, конструкции ветряных турбин используют силу ветра для выработки электроэнергии. Движение ветра вращает или вращает лопасти турбины, которые улавливают кинетическую энергию ветра и преобразуют эту энергию во вращательное движение через вал, чтобы приводить в действие генератор и производить электричество, как показано.

Типовая конструкция ветряного генератора

На изображении выше показаны основные компоненты, из которых состоит типичная ветряная турбина конструкции . Ветряная турбина извлекает кинетическую энергию из ветра, замедляя ветер и передавая эту энергию вращающемуся валу, поэтому важно иметь хорошую конструкцию. Доступная мощность ветра, доступная для уборки урожая, зависит как от скорости ветра, так и от площади, охватываемой вращающимися лопастями турбины.Таким образом, чем выше скорость ветра или чем больше лопасти ротора, тем больше энергии можно извлечь из ветра. Таким образом, мы можем сказать, что выработка энергии ветряной турбиной зависит от взаимодействия между лопастями ротора и ветром, и именно это взаимодействие важно для конструкции ветряной турбины .

Чтобы улучшить это взаимодействие и, следовательно, повысить эффективность, доступны два типа конструкции ветряных турбин. Общая горизонтальная ось и конструкция вертикальной оси. Конструкция ветряной турбины с горизонтальной осью улавливает больше ветра, поэтому выходная мощность выше, чем у ветровой турбины с вертикальной осью.Недостатком конструкции с горизонтальной осью является то, что мачта, необходимая для поддержки ветряной турбины, намного выше, а конструкция лопастей ротора должна быть намного лучше.

Типовая конструкция лопастей ветряных турбин

Турбина с вертикальной осью или VAWT проще в проектировании и обслуживании, но она обеспечивает более низкую производительность, чем турбины с горизонтальной осью, из-за высокого сопротивления простой конструкции лопастей ротора. Большинство ветряных турбин, вырабатывающих электроэнергию сегодня, коммерчески или внутри страны, являются машинами с горизонтальной осью, поэтому именно эти типы ветряных турбин конструкции мы рассмотрим в этом руководстве по ветряным турбинам.

• Ротор - это основная часть современной конструкции ветряной турбины, которая собирает энергию ветра и преобразует ее в механическую энергию в форме вращения. Ротор состоит из двух или более «лопастей» из ламинированного дерева, стекловолокна или металла и защитной ступицы, которая вращается (отсюда и название) вокруг центральной оси.

Так же, как крыло самолета, лопасти ветряных турбин создают подъемную силу благодаря своей изогнутой форме. Лопасти ротора отбирают часть кинетической энергии из движущихся воздушных масс в соответствии с принципом подъемной силы со скоростью, определяемой скоростью ветра и формой лопастей.Конечный результат - подъемная сила, перпендикулярная направлению потока воздуха. Затем уловка состоит в том, чтобы сконструировать лопасть ротора так, чтобы она создавала нужную величину подъема и тяги лопасти ротора, обеспечивая оптимальное замедление воздуха и не более того.

К сожалению, лопасти ротора турбины не улавливают 100% всей мощности ветра, поскольку это означало бы, что воздух за лопатками турбины был бы полностью неподвижен и, следовательно, не позволял бы ветру проходить через лопасти. Теоретический максимальный КПД, который лопасти ротора турбины могут извлекать из энергии ветра, составляет от 30 до 45% и зависит от следующих переменных лопастей ротора: Конструкция лопастей , Число лопастей , Длина лопастей , Лопасти Шаг / угол , Форма лезвия и Материалы и вес лезвия и это лишь некоторые из них.

• Конструкция лопастей - Конструкции лопастей ротора работают по принципу подъема или сопротивления для извлечения энергии из текущих воздушных масс. В конструкции подъемных лопастей используется тот же принцип, который позволяет самолетам, воздушным змеям и птицам летать, создавая подъемную силу, перпендикулярную направлению движения. Лопасть несущего винта по существу представляет собой аэродинамическое крыло или крыло, по форме напоминающее крыло самолета. Когда лезвие рассекает воздух, между верхней и нижней поверхностями лезвия создается разница в скорости ветра и давлении.

Давление на нижней поверхности больше и, таким образом, «поднимает» лезвие вверх, поэтому мы хотим сделать эту силу как можно большей. Когда лопасти прикреплены к центральной оси вращения, как ротор ветряной турбины, эта подъемная сила преобразуется во вращательное движение.

Этой подъемной силе противодействует сила сопротивления, которая параллельна направлению движения и вызывает турбулентность вокруг задней кромки лопасти, когда она рассекает воздух. Эта турбулентность оказывает тормозящее действие на лопасть, поэтому мы хотим сделать эту силу сопротивления как можно меньшей.Комбинация подъемной силы и сопротивления заставляет ротор вращаться как пропеллер.

Конструкции

Drag используются больше для вертикальных ветряных турбин с большими чашечными или изогнутыми лопастями. Ветер буквально выталкивает лопасти, прикрепленные к центральному валу. Преимущество лопастей ротора, спроектированных с помощью сопротивления, заключается в более низких скоростях вращения и высоком крутящем моменте, что делает их полезными для перекачки воды и мощности сельскохозяйственных машин. Ветряные турбины с подъемным приводом имеют гораздо более высокую скорость вращения, чем тормозные, и поэтому хорошо подходят для выработки электроэнергии.

• Число лопастей - количество лопастей ротора в конструкции ветряной турбины обычно определяется аэродинамической эффективностью и стоимостью. Идеальная ветряная турбина должна иметь много тонких лопастей ротора, но большинство генераторов ветряных турбин с горизонтальной осью имеют только одну, две или три лопасти ротора. Увеличение количества лопастей ротора выше трех дает лишь небольшое увеличение эффективности ротора, но увеличивает его стоимость, поэтому более трех лопастей обычно не требуется, но для домашнего использования доступны небольшие высокоскоростные многолопастные турбогенераторы.Как правило, чем меньше количество лезвий, тем меньше материала требуется во время производства, что снижает их общую стоимость и сложность.

Роторы с одной лопастью имеют противовес на противоположной стороне ротора, но страдают от высокого напряжения материала и вибрации из-за их негладкого вращательного движения одной лопасти, которая должна двигаться быстрее, чтобы улавливать такое же количество энергии ветра. Также с роторами с одинарными или даже двойными лопастями большая часть доступного движения воздуха и, следовательно, энергии ветра проходит через непрозрачную площадь поперечного сечения турбины, не взаимодействуя с ротором, что снижает их эффективность.

С другой стороны, многолопастные роторы

имеют более плавное вращение и более низкий уровень шума. Более низкие скорости вращения и крутящий момент возможны при использовании многолопастной конструкции, что снижает напряжения в трансмиссии, что приводит к снижению затрат на редуктор и генератор. Однако конструкции ветряных турбин с множеством лопастей или очень широкими лопастями будут подвергаться очень большим нагрузкам при очень сильном ветре, поэтому в большинстве конструкций ветряных турбин используются три лопасти ротора.

• Нечетное или четное количество лопастей ротора? - Конструкция ветряной турбины, которая имеет «ЧЕТНОЕ» количество лопастей ротора, 2, 4 или 6 и т.д., может иметь проблемы со стабильностью при вращении.Это потому, что каждая лопасть ротора имеет точную и противоположную лопасть, которая расположена на 180 o в противоположном направлении. Поскольку ротор вращается, тот самый момент, самый верхний нож указывая вертикально вверх (положение 12 часов) нижнее наиболее лезвие указывая прямо вниз в передней части башни опоры турбины. Результат является то, что верхним лезвием изгибается в обратном направлении, потому что он получает максимальную силу от ветра, называемого «тяга нагрузкой», в то время как нижний нож проходит в аэродинамической свободную область непосредственно перед опорной башней.

Это неравномерное изгибание лопастей ротора турбины (верхняя изогнутая под действием ветра и самая нижняя прямая) при каждом вертикальном выравнивании создает нежелательные силы на лопасти ротора и вал ротора, поскольку две лопасти изгибаются вперед и назад во время вращения. Для небольшой жесткой турбины с алюминиевыми или стальными лопастями это может не быть проблемой, в отличие от более длинных пластиковых лопаток, армированных стекловолокном.

Конструкция ветряной турбины, которая имеет «ODD» количество лопастей ротора (по крайней мере, три лопасти), вращается более плавно, поскольку гироскопические и изгибающие силы более равномерно уравновешены между лопастями, что увеличивает стабильность турбины.Наиболее распространенная конструкция ветряных турбин с нечетными лопастями - это трехлопастные турбины. Энергоэффективность трехлопастного ротора немного выше, чем у двухлопастного ротора аналогичного размера, а из-за дополнительной лопасти они могут вращаться медленнее, что снижает износ и шум.

Кроме того, чтобы избежать турбулентности и взаимодействия между смежными лопастями, расстояние между каждой лопастью многолопастной конструкции и ее скорость вращения должны быть достаточно большими, чтобы одна лопасть не столкнулась с нарушенным, более слабым потоком воздуха, вызванным предыдущей лопастью. прохождение той же точки непосредственно перед ней.Из-за этого ограничения большинство ветряных турбин необычного типа имеют максимум три лопасти на роторе и обычно вращаются с меньшей скоростью.

В целом, роторы трехлопастных турбин лучше вписываются в ландшафт, более эстетичны и более аэродинамически эффективны, чем конструкции с двумя лопастями, что способствует тому, что трехлопастные ветровые турбины более доминируют на рынке ветроэнергетики. Хотя некоторые производители выпускают двух- и шестилопастные турбины (для парусных лодок).Другие преимущества роторов с нечетными (трех) лопастями включают более плавную работу, меньший шум и меньшее количество столкновений с птицами, что компенсирует недостаток более высоких материальных затрат. Количество лезвий существенно не влияет на уровень шума.

• Длина лопастей ротора. Три фактора определяют, сколько кинетической энергии может быть извлечено из ветра ветряной турбиной: «плотность воздуха», «скорость ветра» и «площадь ротора». Плотность воздуха зависит от того, насколько вы находитесь над уровнем моря, а скорость ветра зависит от погоды.Тем не менее, мы можем управлять площадью вращения, охватываемой лопастями ротора, увеличивая их длину, поскольку размер ротора определяет количество кинетической энергии, которую ветряная турбина может улавливать от ветра.

Лопасти ротора вращаются вокруг центрального подшипника, образуя идеальный круг 360 o при его вращении, и, как мы знаем из школы, площадь круга задается как: π.r 2 . Таким образом, по мере увеличения рабочей площади ротора площадь, которую он покрывает, также увеличивается пропорционально квадрату радиуса.Таким образом, удвоение длины лопастей турбины приводит к увеличению ее площади в четыре раза, что позволяет принимать в четыре раза больше энергии ветра. Однако это значительно увеличивает размер, вес и, в конечном итоге, стоимость конструкции ветряной турбины.

Одним из важных аспектов длины лопасти является конечной скорости вращения ротора, являющейся результатом угловой скорости. Чем больше длина лопатки турбины, тем быстрее вращается наконечник при заданной скорости ветра. Аналогично, для данной длины лопастей ротора чем выше скорость ветра, тем быстрее вращение.Так почему же у нас не может быть конструкция ветряной турбины с очень длинными лопастями ротора, работающая в ветреной среде, производящей много бесплатной электроэнергии от ветра. Ответ заключается в том, что наступает момент, когда длина лопастей ротора и скорость ветра фактически снижают выходную эффективность турбины. Вот почему многие более крупные ветряные турбины вращаются с гораздо меньшей скоростью.

КПД - это функция от того, насколько быстро вращается наконечник ротора при заданной скорости ветра, создавая постоянное отношение скорости ветра к наконечнику, называемое «отношением конечной скорости» (λ), которое представляет собой безразмерную единицу, используемую для максимизации КПД ротора.Другими словами, «отношение конечной скорости» (TSR) - это отношение скорости конца вращающейся лопасти в об / мин к скорости ветра в милях в час, и хорошая конструкция ветряной турбины будет определять мощность ротора для любой комбинации скорость ветра и ротора. Чем больше это соотношение, тем быстрее вращается ротор ветряной турбины при данной скорости ветра. Скорость вала, на котором фиксируется ротор, также указывается в оборотах в минуту (об / мин) и зависит от конечной скорости и диаметра лопастей турбины.

Скорость вращения турбин определяется как: об / мин = скорость ветра x передаточное отношение конечной скорости x 60 / (диаметр x π).

Если ротор турбины вращается слишком медленно, он позволяет беспрепятственно проходить слишком сильному ветру и, таким образом, не извлекает столько энергии, сколько могло бы. С другой стороны, если лопасть ротора вращается слишком быстро, она кажется ветру как один большой плоский вращающийся круглый диск, который создает большое сопротивление и потери на конце ротора, замедляя ротор. Поэтому важно согласовать скорость вращения ротора турбины с конкретной скоростью ветра, чтобы получить оптимальный КПД.

Роторы турбин с меньшим количеством лопастей достигают максимальной эффективности при более высоких передаточных числах, и, как правило, конструкции трехлопастных ветряных турбин для выработки электроэнергии имеют передаточное отношение оконечных скоростей от 6 до 8, но будут работать более плавно, поскольку у них три лопасти. С другой стороны, турбины, используемые для перекачки воды, имеют более низкое передаточное число от 1,5 до 2, поскольку они специально разработаны для создания высокого крутящего момента на низких скоростях.

• Шаг / угол лопастей ротора - лопасти ротора ветряной турбины фиксированной конструкции, как правило, не прямые или плоские, как крылья самолета, а вместо этого имеют небольшой изгиб и сужение по длине от кончика до основания, чтобы обеспечить различные скорости вращения вдоль клинок.Этот поворот позволяет лопасти поглощать энергию ветра, когда ветер идет на нее под разными тангенциальными углами, а не только прямо. Прямая или плоская лопасть ротора перестанет поднимать подъемную силу и может даже остановиться (сваливаться), если лопасть ротора ударится ветром под разными углами, называемыми «углом атаки», особенно если этот угол атаки слишком крутой.

Следовательно, чтобы поддерживать лопасть ротора под оптимальным углом атаки, увеличивая подъемную силу и эффективность, лопасти конструкции ветряной турбины обычно скручены по всей длине лопасти.Кроме того, этот поворот в конструкции ветряной турбины предотвращает слишком быстрое вращение лопастей ротора при высоких скоростях ветра.

Однако для очень крупномасштабных конструкций ветряных турбин, используемых для выработки электроэнергии, это скручивание лопастей может сделать их конструкцию очень сложной и дорогостоящей, поэтому используется другая форма аэродинамического контроля, чтобы поддерживать угол атаки лопастей, идеально согласованный с направление ветра.

Аэродинамической мощностью, производимой ветряной турбиной, можно управлять, регулируя угол наклона ветряной турбины в зависимости от угла атаки ветра, когда каждая лопасть вращается вокруг своей продольной оси.Тогда лопасти ротора с регулировкой шага могут быть более плоскими и прямыми, но, как правило, эти большие лопасти имеют похожий поворот в своей геометрии, но намного меньше, чтобы оптимизировать тангенциальную нагрузку на лопасть ротора.

Каждая лопасть ротора имеет механизм вращения, пассивный или динамический, встроенный в основание лопасти, обеспечивающий равномерное постепенное регулирование шага по всей длине (постоянное вращение). Требуемая величина шага составляет всего несколько градусов, так как небольшие изменения угла наклона могут иметь драматическое влияние на выходную мощность, поскольку мы знаем из предыдущего урока, что энергия, содержащаяся в ветре, пропорциональна кубу скорости ветра.

Одним из основных преимуществ управления шагом лопастей ротора является увеличение окна скорости ветра. Положительный угол наклона создает большой пусковой крутящий момент, поскольку ротор начинает вращаться, снижая скорость ветра при включении. Аналогичным образом, при высоких скоростях ветра, когда достигается предел максимальной скорости роторов, можно регулировать шаг, чтобы обороты роторов не превысили его предел за счет снижения их эффективности и угла атаки.

Регулировка мощности ветряной турбины может быть достигнута с помощью управления шагом на лопастях ротора, чтобы уменьшить или увеличить подъемную силу на лопастях путем управления углом атаки.Лопасти меньшего размера достигают этого за счет небольшого поворота в их конструкции. В более крупных коммерческих ветряных турбинах используется либо пассивное управление шагом, с помощью центробежных пружин и рычагов (аналогично роторам вертолетов), либо активное с использованием небольших электродвигателей, встроенных в ступицу лопастей, чтобы повернуть его на необходимые несколько градусов. Основные недостатки регулировки высоты тона - надежность и стоимость.

• Конструкция лопастей - кинетическая энергия, извлекаемая из ветра, зависит от геометрии лопастей ротора, и важно определение аэродинамически оптимальной формы и конструкции лопастей.Но так же, как и аэродинамический дизайн лопасти несущего винта, не менее важен и конструктивный дизайн. Конструктивная конструкция лезвия состоит из выбора материала и прочности, поскольку лезвия изгибаются и изгибаются под действием энергии ветра во время вращения.

Очевидно, что идеальный конструкционный материал для лопасти ротора будет сочетать в себе необходимые структурные свойства, такие как высокое отношение прочности к весу, высокую усталостную долговечность, жесткость, собственную частоту вибрации и сопротивление усталости, а также низкую стоимость и способность легко формовать в желаемую форму крыла.

Лопасти роторов небольших турбин, используемых в жилых помещениях, мощностью от 100 Вт и выше, как правило, изготавливаются из массивной резной древесины, деревянных ламинатов или композитных материалов из шпона, а также из алюминия или стали. Деревянные лопасти ротора прочные, легкие, дешевые, гибкие и популярны в большинстве конструкций ветряных турбин, изготовленных своими руками, поскольку их легко изготовить. Однако низкая прочность деревянных ламинатов по сравнению с другими древесными материалами делает их непригодными для лезвий с тонкой конструкцией, работающих на высоких скоростях острия.

Лезвия из алюминия также легкие, прочные и удобные в работе, но они более дорогие, легко гнутся и подвержены усталости металла. Точно так же в стальных лопастях используется самый дешевый материал, и их можно формировать и формировать в изогнутые панели в соответствии с требуемым профилем крыла. Однако в стальных панелях гораздо труднее ввести скручивание, и вместе с плохими усталостными свойствами, то есть ржавчиной, сталь используется редко.

Лопасти ротора, используемые для очень большой горизонтальной оси ветряной турбины конструкции , изготовлены из армированных пластиковых композитов с наиболее распространенными композитами, состоящими из стекловолокна / полиэфирной смолы, стекловолокна / эпоксидной смолы, стекловолокна / полиэстера и композитов из углеродного волокна.Композиты из стекловолокна и углеродного волокна имеют значительно более высокое отношение прочности на сжатие к массе по сравнению с другими материалами. Кроме того, стекловолокно является легким, прочным, недорогим, обладает хорошими усталостными характеристиками и может использоваться в различных производственных процессах.

Размер, тип и конструкция ветряной турбины, которая может вам понадобиться, зависит от вашего конкретного применения и требований к мощности. Конструкции малых ветряных турбин варьируются в размерах от 20 Вт до 50 киловатт (кВт) с небольшими или «микро» (от 20 до 500 Вт) турбинами, которые могут использоваться в жилых помещениях для различных применений, таких как производство электроэнергии для зарядки аккумуляторов и питания. огни.

Энергия ветра является одним из самых быстрорастущих источников возобновляемой энергии в мире, поскольку это чистый, широко распространенный энергоресурс, который имеется в изобилии, имеет нулевую стоимость топлива и технологию производства электроэнергии без выбросов. Большинство современных ветряных генераторов, доступных сегодня, предназначены для установки и использования в бытовых установках.

В результате они стали меньше и легче, что позволяет быстро и легко монтировать их непосредственно на крыше, на короткой опоре или башне.Установка нового турбогенератора как части вашей домашней ветроэнергетической системы позволит вам снизить большую часть более высоких затрат на обслуживание и установку более высокой и более дорогой турбинной башни, как это было бы раньше в прошлом.

В следующем уроке о Wind Energy мы рассмотрим работу и конструкцию генераторов ветряных турбин, используемых для выработки электроэнергии в составе домашней ветряной системы.

ветряные турбины с вертикальной осью | Факультет инженерии и естественных наук

СЛУШАТЬ

Ветряные турбины с вертикальной осью

В условиях когда-либо видимых последствий глобального изменения климата, небольшие ветряные турбины считаются жизнеспособными возобновляемыми системами.Ветряные турбины с горизонтальной осью (HAWT) популярны для производства электроэнергии, подключенной к сети. Тем не менее, существует растущий спрос на маломасштабную портативную генерацию электроэнергии, обычно вдали от сети и обеспечиваемую дизельным генератором и небольшими фотоэлектрическими панелями. Небольшие ветряные турбины с вертикальной осью (VAWT) могут использоваться в качестве источников питания для телекоммуникационных вышек, развлекательных и военных лагерей вдали от населения. Более того, бесшумные и эстетичные прототипы VAWT привлекательны и для городского использования.В отличие от HAWT, VAWT являются всенаправленными и могут иметь более высокие коэффициенты мощности в наземных установках, где направление ветра более неустойчиво, чем на больших высотах.

Существует два типа конструкций VAWT: перетаскивание и подъем. В конструкции Савониуса, основанной на сопротивлении, сила сопротивления лопастям асимметрична, и везде, где дует ветер, дисбаланс сил создает чистый крутящий момент на роторе. Тормозные турбины обычно имеют очень низкий аэродинамический КПД. Лифтовые VAWT типа Дарье могут иметь более высокий КПД вплоть до предела Беца при высоких угловых скоростях ротора, который бывает разной формы.

Конструкция VAWT, над которой мы работаем, имеет следующие особенности: эффективный профиль лопасти и длину хорды, полученную из моделирования CFD, в сочетании с динамикой ротора; лезвия из дешевых легких и прочных композитных материалов; и модельный контроллер для максимальной выработки энергии для заданных ветровых условий. Общие модели турбулентности, такие как k-epsilon и k-omega, используются в зависимых от времени двумерных моделях CFD в сочетании с динамикой и управлением ротором для получения оптимальной конструкции.Профили, удовлетворяющие требованиям аэродинамической эффективности, изготавливаются из композиционных материалов типа оболочка-лонжерон-вспененный материал. Статический и динамический структурный анализ лопастей и других компонентов ротора, таких как вал и рычаги, проводится для получения соответствующих профилей балок, используемых в конструкции.

Вертикальные ветряные турбины для дома

Вертикальные ветряки для дома

4 комментария

----------- Рекламные ссылки -----------

----------- Рекламные ссылки -----------

Ветряные турбины с вертикальной осью, или VAWT. , как их часто называют, представляют собой ветряные турбины, вал ротора которых расположен вертикально, а не горизонтально.Вместо того, чтобы устанавливаться горизонтально на большом основании, как ветряные турбины с горизонтальной осью ( HAWT ), VAWT устанавливаются вертикально - лопасти турбины стоят вертикально вверх и вниз. Многие домашние ветроэнергетические установки состоят из VAWT, так как в настоящее время многие производители делают небольшие ветряные турбины для домашнего использования. У меня были проблемы с отслеживанием, какая компания была какой!

Ранее в этом году я писал о построении собственной ветряной турбины с вертикальной осью дома.Энергия ветра на заднем дворе, которая раньше была просто хобби для избранных немногих самодостаточных людей, стала крупным бизнесом, поскольку жители ищут возобновляемые источники энергии для питания своих домов и малого бизнеса. Существует несколько типов вертикальных ветряных турбин, а также их преимущества и недостатки, о которых потенциальные покупатели должны знать, прежде чем принимать какое-либо решение.

Вертикальные ветряные турбины типа

В настоящее время используются три типа вертикальных ветряных турбин, в зависимости от области применения.

Ветряная турбина Савониуса была изобретена Сигурдом Дж. Савониусом в 1922 году. Эта турбина обычно выглядит как две противоположные половинки бочки или шара, вращающегося вокруг центрального ротора. Эти две половинки создают воздушные совки, которые улавливают ветер и, в свою очередь, вращают турбину, генерируя энергию. Это наименее эффективное из НОЖТ.

Ветряк Darrieus выглядит как взбиватель для яиц, который можно найти на любой кухне по всему миру. Простой по конструкции, Дарье был изобретен Жоржем Дарье в 1931 году.Он работает с использованием крыльев, что похоже на принцип, по которому движущийся самолет остается в воздухе, когда воздух проходит над крыльями и под ними.

Винтовая ветряная турбина - это немного более сложная версия турбины Дарье, состоящая из трех вертикальных лопастей с аэродинамическим профилем, вращающихся по спирали друг вокруг друга. Это новейший и самый эффективный дизайн для VAWT.

Преимущества ветряных турбин с вертикальной осью

Использование турбины с вертикальной осью по сравнению с горизонтальной турбиной имеет несколько преимуществ.Во-первых, они намного меньше по размеру; не так много людей (или их соседей) хотят установить на своем заднем дворе гигантский ветряк высотой 100 футов. Я знаю, что не хочу, чтобы одна из них возвышалась над моим домом! Еще несколько преимуществ:

  • Для выработки энергии турбине не обязательно быть обращенной к ветру. Нет необходимости в рыскании (часть, которая помогает наклонять пропеллеры типичной ветряной турбины против ветра), поскольку блоку не нужно двигаться против ветра, чтобы вращаться.
  • Любое оборудование, связанное с работой турбины, можно разместить на земле, где к нему будет легче добраться и обслуживать в случае неисправности. Запрещается подниматься по крутой металлической лестнице на вершину горизонтальной турбины.
  • Могут устанавливаться на дачных крышах с меньшими разрешительными проблемами и не обижая соседей
  • Вертикальные ветряные турбины более доступны по цене, чем типичные ветряные турбины HAWT, для создания энергии в домашних условиях
  • Эти вертикальные агрегаты не должны отключаться при сильном ветре
  • Бытовые клиенты в настоящее время имеют право на 30% -ную федеральную налоговую скидку на покупку и установку небольшого ветряного генератора в дополнение к любым государственным льготам.

Недостатки ветряных турбин с вертикальной осью

Хотя преимущества VAWT намного перевешивают любые недостатки, есть несколько вещей, о которых следует знать тем, кто интересуется производством энергии ветра, в том числе:

  • VAWT могут быть до 50% менее эффективными, чем HAWT, из-за их меньшей высоты и воздействия более сильных ветров
  • При любом вращении, которое они могут выполнять, они вырабатывают меньше энергии, а это означает, что вам может потребоваться больше их для удовлетворения ваших потребностей в энергии
  • Эти устройства могут создавать больше вибраций на земле и прилегающих территориях при сильном ветре, что может привести к шумам и созданию некомфортной среды обитания, если они находятся рядом с вашим домом (или на нем).
  • VAWT требуют оттяжек, прикрепленных к турбине и земле, чтобы удерживать все и не дать им улететь!

Вертикальные ветряные турбины

Если вы ищете вертикальную ветряную турбину для домашних нужд, удачи - существует бесконечное количество компаний, желающих продать вам свою последнюю и лучшую турбину. Чтобы сузить круг вопросов, я поискал некоторых из наиболее популярных, хорошо известных производителей ветряных турбин с вертикальной осью, чтобы вы могли их проверить:

В то время как солнечная энергия, кажется, первое, о чем люди думают, когда думают о том, чтобы сделать дом экологически чистым с помощью возобновляемых источников энергии, домашние ветряные системы определенно уступают .Конструкция вертикальных ветряных турбин постоянно развивается и становится все более распространенной и доступной, поэтому мы можем предположить, что население в целом будет продолжать использовать ветровую энергию как надежный источник чистой энергии.

Я знаю, что планирую установить ветряную турбину на своей территории, чтобы дополнить энергию, которую я получаю от солнечных панелей, и с падением цен и повышением эффективности устройств, я знаю, что VAWT повысит ценность моего дома, уменьшив при этом мою полезность счета.

Фотографии любезно предоставлены OiMax и Элл Браун

----------- Рекламные ссылки -----------

----------- Рекламные ссылки -----------

Компоненты ветряных турбин - TheGreenAge

Как работает ветряная турбина?

Когда воздух попадает в ветряную турбину, лопасти вращаются, превращая кинетическую энергию ветра в механическую.Затем это вращательное движение перемещается вниз по валу и приводит в действие генератор, в котором вырабатывается электричество. Обычно большинство ветряных турбин устанавливаются в горизонтальной плоскости (как пропеллер самолета), и поэтому важно, чтобы лопасти были обращены прямо против ветра.

Угол рыскания - это разница между направлением ветра и направлением, в котором обращены роторы. Цель состоит в том, чтобы минимизировать угол рыскания в максимально возможной степени, поэтому большинство ветряных турбин в жилых домах имеют хвосты, которые ориентируют турбину для лучшего улавливания ветра.Следовательно, ветровые турбины должны иметь возможность вращаться на 360 0 на подшипниках рыскания.

Турбина

Есть 2 основных стиля городских ветряных турбин:

Горизонтально-осевые ветряные турбины (HAWT)

Ротор пропеллерного типа, установленный на горизонтальной оси. Как упоминалось ранее, лопасти должны быть выровнены по ветру, и это достигается либо простым хвостом, либо активным рысканием. Они более эффективны при производстве электроэнергии, чем VAWT, однако на них больше влияют изменения направления ветра.

Ветряные турбины с вертикальной осью (VAWT)

Они выровнены по вертикальной оси (как лопасти винта на вертолете). Они действительно используются только в городских районах, где поток воздуха более неравномерный. Из-за их совмещения направление ветра мало влияет на этот тип турбины; однако очевидно, что они менее эффективны, чем их собратья HAWT.

В дополнение к HAWT и VAWT существуют гибридные цилиндрические турбины (представьте себе гироскоп), такие как энергетический шар.

В TheGreenAge мы рекомендуем придерживаться HAWT, поскольку они являются более проверенной технологией и предлагаются большим количеством поставщиков, поэтому вы сможете получить лучшее соотношение цены и качества.

Большинство турбин обычно имеют две или три лопасти, двухлопастные турбины дешевле, но страдают от вибрации лопаток, которая создает нагрузку на систему, что может привести к увеличению объема технического обслуживания в дальнейшем. Если вы можете позволить себе приобрести трехлопастную турбину, мы предлагаем это сделать, поскольку они вообще не страдают этой проблемой.

Башня

Существуют башни трех типов: откидные, с фиксированными оттяжками и отдельно стоящие. Эти башни предназначены для размещения турбин в наиболее удобном положении, чтобы использовать преимущества ветра.

Откидные опоры удерживаются на месте четырьмя растяжками, одна из которых может быть освобождена, что позволяет опустить опору, чтобы вы могли работать с турбиной.

Стационарные башни с оттяжками похожи на откидные башни, за исключением того, что они постоянно фиксируются на месте, поэтому вам нужно подняться на башню для выполнения любого обслуживания.

Отдельно стоящие опоры не имеют растяжек. Таким образом, они требуют очень прочного основания. Поэтому они, безусловно, самые дорогие, но, возможно, и самые эстетичные.

Инвертор

Большинство ветряных турбин вырабатывают переменный ток, поэтому он должен иметь возможность напрямую подаваться в ваш дом и сеть, однако напряжение и частота вырабатываемой энергии очень нестабильны, поэтому для преобразования неустойчивого переменного тока в постоянный используется инвертор, затем вернемся к более плавному кондиционеру, который можно синхронизировать с сетью или использовать непосредственно в вашем доме.Ветряные турбины на аккумуляторных батареях обычно работают при напряжении 12 или 48 вольт, поэтому инвертор также должен преобразовывать это относительно низкое напряжение в высокое (напряжение в сети в Великобритании составляет 240 вольт). Системы без батарей могут вырабатывать электричество со значительно более высоким напряжением (100 вольт и более). Следовательно, в этой ситуации инвертор должен выдерживать это более высокое напряжение.

Батареи

В большинстве ветряных турбин электричество напрямую не питает никакие устройства.Вместо этого производимая электроэнергия хранится в свинцово-кислотных аккумуляторах глубокого цикла, которые очень похожи на те, которые используются в большинстве современных автомобилей (хотя и отличаются по своей конструкции). Двумя наиболее популярными типами аккумуляторов являются гелевые и абсорбирующий стеклянный мат (AGM), которые очень хорошо сохраняют заряд и не разлагаются так быстро, как обычные свинцово-кислотные (мокрые) аккумуляторы. Оба типа аккумуляторов предназначены для постепенной медленной разрядки и сотни раз подзарядки 80% своей емкости.

Автомобильная батарея - это батарея с малым циклом заряда, которая предназначена для разряда только около 20% своей электроэнергии, поэтому не подходит для установки солнечных фотоэлектрических элементов.Причина в том, что если более 20% отрисовывается более нескольких десятков раз, он будет поврежден и перестанет работать.

Батареи ветряных турбин обычно работают от напряжения 12 В и могут быть размещены в группах (несколько батарей), что увеличивает накопительный потенциал вашей ветровой системы. Группа батарей, организованная последовательно, увеличивает емкость вашего хранилища, но также увеличивает напряжение, поступающее от вашего банка; в то время как несколько батарей, организованных в параллельную цепь, увеличивают емкость, но напряжение остается прежним.

Контроллеры заряда

Контроллеры заряда используются в системах ветряных турбин для предотвращения перезарядки аккумуляторов. Если вы решите внедрить систему привязки к сети, в контроллере заряда нет необходимости, так как вся избыточная электроэнергия, которую вы не используете в какой-либо конкретный момент, продается напрямую обратно в сеть. Однако для любой настройки батареи необходим контроллер заряда, поскольку он предотвращает повреждение батареи, контролируя входящий и исходящий поток электричества. Если ваша система перезарядит аккумулятор, это приведет к его повреждению.То же самое верно и в том случае, если вы полностью разрядите весь заряд аккумулятора.

Большинство контроллеров заряда, связанных с ветряными турбинами, имеют связанную с ними способность к сбросу нагрузки. Это позволяет отводить любой дополнительный заряд от аккумуляторов, когда они полностью заряжены, потенциально в систему водяного отопления (так что электричество не тратится полностью). Очевидно, что если вы подключены к сети, эта электроэнергия будет продаваться там, обеспечивая вам дополнительный поток дохода.

Большинство контроллеров заряда также оснащены зарядкой от точки максимальной мощности (MPPT). Принцип MPPT состоит в том, чтобы извлечь максимальную доступную мощность из ветряных турбин, заставляя их работать при наиболее эффективном напряжении (известном как максимальное напряжение точки мощности). Алгоритм, включенный в контроллер заряда MPPT, сравнивает выходной сигнал ветряной турбины с напряжением батареи, а затем фиксирует его на лучшем зарядном напряжении, чтобы получить максимальный заряд в батарее.

Добавить комментарий