WINDER – větrné generátory a solární panely
Větrná energie s využitím větrných kol a větrných karuselů se v současné době oživuje, a to především v pozemních instalacích.
Vítr fouká všude – na souši i na moři. Člověk hned nepochopil, že pohyb vzdušných hmot je spojen s nerovnoměrnými změnami teploty a rotací Země, ale to našim předkům nezabránilo v používání větru k navigaci.
Ve vnitrozemí není stálý směr větru. Vzhledem k tomu, že se různé části pevniny v různých ročních obdobích zahřívají různě, můžeme hovořit pouze o převládajícím sezónním směru větru. Vítr se navíc chová odlišně v různých nadmořských výškách a pro nadmořské výšky do 50 metrů jsou typické kolísavé proudy.
Pro vrstvu terénu o tloušťce 500 metrů činí větrná energie přeměněná na teplo přibližně 82 bilionů kilowatthodin ročně. Samozřejmě není možné využít vše, zejména proto, že větrné turbíny umístěné často se budou navzájem stínit. Zároveň se energie odebraná z větru nakonec přemění zpět na teplo.
Průměrná roční rychlost proudění vzduchu ve stometrové nadmořské výšce přesahuje 7 m/s. Pokud se vydáte do výšky 100 metrů s využitím vhodné přirozené nadmořské výšky, pak můžete efektivní větrnou turbínu instalovat kdekoli.
Postroj do větru
Princip fungování všech větrných turbín je stejný: pod tlakem větru se otáčí větrné kolo s lopatkami, které přenáší točivý moment přes převodový systém na hřídel generátoru, který vyrábí elektřinu, vodního čerpadla nebo elektrického generátoru. Čím větší je průměr větrného kola, tím větší proud vzduchu zachycuje a tím více energie jednotka produkuje.
Základní jednoduchost zde dává mimořádný prostor pro designovou kreativitu, ale větrná turbína se jeví jako jednoduchá konstrukce pouze nezkušenému oku.
Tradiční uspořádání větrných turbín – s horizontální osou otáčení – je dobrým řešením pro malé a výkonné jednotky. S rostoucím rozpětím lopatek se však toto uspořádání ukázalo jako neefektivní, protože vítr fouká různými směry v různých výškách. V tomto případě je nejen nemožné optimálně orientovat jednotku vzhledem k větru, ale existuje také riziko zničení lopatek.
Kromě toho špičky lopatek velké instalace, pohybující se vysokou rychlostí, vytvářejí hluk. Hlavní překážkou využití větrné energie je však stále ekonomická stránka – kapacita jednotky zůstává malá a podíl nákladů na její provoz je značný. V důsledku toho náklady na energii neumožňují větrným turbínám s horizontální osou poskytovat skutečnou konkurenci tradičním zdrojům energie.
Podle prognóz společnosti Boeing (USA) nepřesáhne délka lopatek křídelních větrných turbín 60 metrů, což umožní vytvoření větrných turbín tradiční konstrukce s výkonem 7 MW. Dnes jsou ty největší z nich dvakrát „slabší“. Ve velké větrné energetice lze teprve s hromadnou výstavbou očekávat pokles ceny kilowatthodiny na deset centů.
Jednotky s nízkým výkonem mohou vyrábět energii, která je přibližně třikrát dražší. Pro srovnání uveďme, že křídlová větrná turbína sériově vyráběná v roce 1991 společností NPO Vetroen měla rozpětí lopatek 6 metrů a výkon 4 kW.
Jeho kilowatthodina stála 8 kopějek.
Typy větrných turbín
Většina typů větrných turbín je známá tak dlouho, že historie mlčí o jménech jejich vynálezců. Hlavní typy větrných turbín jsou znázorněny na obrázku. Ty
se dělí na dvě skupiny:
větrné turbíny s horizontální osou otáčení (lopatkové) (2);
větrné turbíny se svislou osou otáčení (karusel: lopatkové (1) a ortogonální (6)).
Typy lopatkových větrných turbín se liší pouze počtem lopatek.
Okřídlený
U lopatkových větrných turbín, jejichž největší účinnosti se dosahuje, když proudění vzduchu působí kolmo k rovině otáčení lopatek-křídel, je nutné zařízení pro automatické otáčení osy otáčení. K tomuto účelu se používá stabilizační křídlo. Karuselové větrné turbíny mají výhodu v tom, že mohou pracovat v jakémkoli směru větru, aniž by měnily svou polohu.
Koeficient využití větrné energie (viz obr.) křídlových větrných turbín je mnohem vyšší než u rotačních větrných turbín.
Zároveň mají karuselové mnohem vyšší točivý moment.
Pro rotační lopatkové jednotky je maximální při nulové relativní rychlosti větru.
Rozšířenost křídlových větrných turbín se vysvětluje velikostí jejich otáček. Mohou být přímo připojeny ke generátoru elektrického proudu bez multiplikátoru. Rychlost otáčení křídlových větrných turbín je nepřímo úměrná počtu křídel, takže jednotky s více než třemi lopatkami se prakticky nepoužívají.
Kolotoč
Rozdíl v aerodynamice dává karuselovým instalacím výhodu oproti tradičním větrným turbínám. S rostoucí rychlostí větru rychle zvyšují svůj tah,
po kterém se rychlost otáčení stabilizuje. Karuselové větrné turbíny se pohybují pomalu, což umožňuje použití jednoduchých
elektrické obvody, například s asynchronním generátorem, bez rizika nehody v důsledku náhodného poryvu větru. Nízká rychlost klade jeden omezující požadavek – použití vícepólového generátoru pracujícího s nízkou rychlostí. Takové generátory se široce nepoužívají a použití multiplikátorů (multiplikátor [lat. multiplikátor
[násobení] – reduktor) není účinný kvůli nízké účinnosti druhého jmenovaného.
Ještě důležitější výhodou karuselové konstrukce je její schopnost sledovat, „odkud vítr fouká“, bez jakýchkoli dalších triků, což je velmi důležité pro pozemní stáčivé proudění. Větrné turbíny tohoto typu se staví v USA, Japonsku, Anglii, Německu a Kanadě.
Větrný motor s karuselovými lopatkami se ovládá nejsnadněji. Jeho konstrukce zajišťuje maximální točivý moment při spuštění větrného motoru a automatickou samoregulaci maximálních otáček během provozu. S rostoucím zatížením se otáčky snižují a točivý moment se zvyšuje, dokud se motor úplně nezastaví.
Ortogonální
Odborníci se domnívají, že ortogonální větrné turbíny jsou slibné pro velkovýrobu energie. Dnes se vyznavači větrných turbín s ortogonálními konstrukcemi potýkají s určitými obtížemi. Mezi nimi je zejména problém s jejich uvedením do provozu.
Ortogonální instalace používají stejný profil křídla jako podzvukové letadlo (viz obr. (6)).
Než se letadlo „spoléhá“ na vztlak křídla, musí vzlétnout. Totéž platí pro ortogonální uspořádání. Nejprve je třeba ho dodat energií – roztočit a uvést do určitých aerodynamických parametrů, a teprve poté se samo přepne z režimu motoru do režimu generátoru.
Odběr výkonu začíná při rychlosti větru asi 5 m/s a jmenovitého výkonu je dosaženo při rychlosti 14 m/s.
Předběžné výpočty větrných turbín počítají s jejich použitím v rozmezí od 50 do 20 000 kW. V realistické instalaci s výkonem 2000 kW bude průměr prstence, po kterém se křídla pohybují, asi 80 metrů.
Výkonná větrná turbína má velké rozměry. Je však možné si vystačit i s malými – berte číslo, ne velikost. Vybavením každého elektrického generátoru samostatným měničem je možné sčítat výstupní výkon vyrobený generátory. V tomto případě se zvyšuje spolehlivost a odolnost větrné turbíny.
Neočekávané využití větrných turbín
Reálně fungující větrné turbíny odhalily řadu negativních jevů. Například rozmístění větrných generátorů může bránit příjmu televizního vysílání a vytvářet silné zvukové vibrace.
Větrné turbíny dokážou víc než jen vyrábět energii.
Schopnost přitahovat pozornost otáčením bez plýtvání energií se využívá v reklamě. Nejjednodušší je větrná turbína s jedním listem typu karusel, což je obdélníkový plech se zakřivenými hranami.
Po připevnění ke zdi se začne otáčet i při sebemenším větru.
Na velké ploše křídel může otočný tří-čtyřlistý větrný motor otáčet reklamními plakáty a malým generátorem. Elektřina uložená v baterii může v noci osvětlovat křídla reklamou a za bezvětří je otáčet.
Pojďme si popsat některé instalace větrných generátorů
Mnoho větrných turbín obsahuje takové nezbytné prvky, jako je odnímatelný stožár, řídicí jednotka, ohřívač, propojovací kabely. Kromě toho mohou být nabízeny solární panely, baterie, střídače. Tyto prvky však lze zpravidla zakoupit mnohem levněji jinde. Zejména se nabízejí střídače typu AXIOM nebo TRANSVATT (Německo) – s lichoběžníkovým tvarem proudu 1,5 kW za 1738 1 dolarů nebo typu GLOBAL (Německo) – se sinusovým tvarem proudu 1711 kW za 250 300 dolarů. Zároveň střídač podobného výkonu (s funkcí UPS) MAP „Energia“ (viz www.invertor.ru) stojí přibližně 2001125519 – XNUMX (!) dolarů. Jedná se o domácí vývoj (patentová přihláška č. XNUMX), založený na nejnovějších dovážených komponentách.
Pro informaci: střídač je elektronické zařízení, které převádí stejnosměrné napětí (například baterie) na střídavé napětí (v našem případě 220 V).
STÁTNÍ STROJÍRENSKÁ KB „RADUGA“
Autonomní větrná elektrárna s výkonem 1 kW „Raduga-001“
Jmenovitý výkon generátoru – 1,0 kW
Provozní rozsah rychlostí větru – 3,6:25 m/s
Systém výroby energie zajišťuje jednofázový střídavý proud o frekvenci 50 Hz a také výstup z baterie 12 V a stejnosměrný proud 24 V. Za bezvětří akumulační systém poskytuje elektřinu po dobu 4 dnů v úsporném režimu spotřeby. Větrnou turbínu je možné vybavit solárními panely.
Autonomní větrná elektrárna s výkonem 8 kW „Raduga-008“
Jmenovitý výkon generátoru – 8,0 kW
Provozní rozsah rychlostí větru – 4,5:25 m/s
Systém výroby energie zajišťuje třífázový střídavý proud s frekvencí 3 Hz, napětím 50/380 V, sekční připojení spotřebičů (tři kanály 220-2 kW s možností jejich nezávislého zapínání). Větrnou turbínu je možné vybavit solárními panely, bateriemi, dieselelektrickou instalací. Za klidného počasí bude nepřerušitelný zdroj napájení dodávat elektřinu s výkonem až 3 W.
Instalace má automatický řídicí systém, který zajišťuje automatické spuštění a řízení větrné turbíny v provozním rozsahu rychlostí větru, automatické nebo na příkaz přepnutí větrné turbíny do klidového režimu, když rychlost větru překročí limit provozního rozsahu, nebo v případě nouze. Při návrhu instalace byly zohledněny provozní podmínky v oblastech Dálného severu. Jednotky a komponenty instalace byly testovány na odpovídající provozní teploty v tepelných tlakových komorách.
Větrná elektrárna připojená k síti s výkonem 1000 kW „Raduga-1“
Jmenovitý výkon generátoru – 1000 kW
Provozní rozsah rychlostí větru – 5:25 m/s
Systém výroby elektrické energie zajišťuje výstup elektrické energie průmyslové frekvence 50 Hz a propojení větrné turbíny s elektrickou sítí. Systém je navržen dle schématu: synchronní generátor – usměrňovač-střídač – přizpůsobovací výkonový transformátor.
Větrná turbína má automatický řídicí systém, který zajišťuje orientaci větrného kola, automatický start a brzdění jednotky, řízení úhlu natočení lopatek, generování povelů pro provoz v elektrické síti, diagnostiku technického stavu jednotek větrných turbín, zpracování dálkového ovládacího povelu z řídicího centra a v případě potřeby ruční ovládání větrné turbíny z místního řídicího terminálu. Při návrhu jednotky byly zohledněny provozní podmínky v oblastech Dálného severu.
Autonomní větrná elektrárna s výkonem 16 kW „Raduga-016“
Jmenovitý výkon generátoru – 16,0 kW
Provozní rozsah rychlostí větru – 4,5:25 m/s
Systém výroby energie zajišťuje třífázový střídavý proud s frekvencí 3 Hz, napětím 50/380 V, sekční připojení spotřebičů (tři kanály 220-2 kW s možností jejich nezávislého zapínání). Větrnou turbínu je možné vybavit solárními panely, bateriemi, dieselelektrickou instalací. Za klidného počasí bude nepřerušitelný zdroj napájení dodávat elektřinu s výkonem až 3 W.
Ústřední výzkumný ústav „ELEKTROPRÍBOR“
Větrná elektrárna UVE-500
Určeno pro autonomní dodávku elektřiny jednotlivým spotřebitelům.
Jmenovitý výkon – 500 W
Výstupní napětí: stejnosměrné 12, 24 V, střídavé (s měničem) – 220 V.
Provozní rozsah rychlostí větru – 2,5:25 m/s
Popis vývoje
Jednotka umožňuje napájení osvětlovacích zařízení, elektrického nářadí, domácích elektrospotřebičů, televizních a rozhlasových zařízení a nabíjení baterií. Při provozu v režimu vyrovnávací paměti s baterií autonomně generuje následující typy napájení:
— stejnosměrné napětí 24 V;
— střídavé napětí 220 V 50 Hz (součástí měniče).
Instalace se skládá z: větrného kola, generátoru s otočným zařízením, skládacího stožáru, řídicí jednotky, ohřívače, propojovacích kabelů. Hmotnost instalace bez měniče je 60 kg.
Kapacita kyselé nebo alkalické baterie připojené spotřebitelem je nejméně 190 Ah. Instalace může pracovat v kombinaci se solární baterií s kapacitou až 300 W, stejně jako v režimu bez baterie pro napájení zátěže, která nevyžaduje stabilizaci napětí.
Zajištěno: indikace stavu baterie, ochrana baterie před přebíjením a podbíjením, automatická ochrana větrné turbíny před mechanickým poškozením při rychlosti větru přesahující 12 m/s. Stejnosměrný výkon — až 500 W při rychlosti větru 10 m/s. Provozní rozsah rychlosti větru — 3–25 m/s. Průměr větrného kola — 2,2 m. Výška stožáru — 4,5 m.
Větrná elektrárna UVE-1000
Jmenovitý výkon – 1000 W
Provozní rozsah rychlostí větru – 2,5:25 m/s
VĚDECKO-VÝROBNÍ SPOLEČNOST „VETROTOK“
Větrná turbína s výkonem 16 kW
Zařízení je navrženo k výrobě elektřiny v oblastech se zvýšenou větrnou aktivitou, s průměrnou roční rychlostí větru 5-6 m/s a více. Mezi takové oblasti v SNS patří téměř celý Dálný východ, většina oblastí severního Ruska a Kazachstán. V těchto místech je využití větrných elektráren nejvhodnější a ekonomicky opodstatněné.
Jednotka VEU-16 vyvíjí elektrický výkon 16 kW při odhadované rychlosti větru 17,5 m/s. Jednotky jsou určeny k zásobování farem, malých vesnic a zařízení s omezenou kapacitou. VEU jsou navrženy pro provoz v automatickém režimu a nevyžadují neustálé ovládání obsluhou. Jednotky mohou pracovat paralelně se sítí nebo s dieselovým generátorem. Je možné akumulovat elektřinu v bateriích s následnou inverzí na střídavý proud 220 V, 50 Hz. Jednotka byla testována na meteorologické stanici Tagonaj Gora ve Zlataustě v Čeljabinské oblasti.
Větrná elektrárna se stejnosměrným generátorem VEU-5-4
Větrná elektrárna VEU-5-4 je navržena k přeměně větrné energie na energii elektrickou. Větrná elektrárna je schopna uspokojit potřeby elektřiny meteorologických stanic, geologických skupin, těžebních lokalit, farem, chat a malých sídel bez elektrického vedení.
Jmenovitý výkon generátoru je 4,2 kW.
Výstupní napětí (DC) – 24 V
Provozní rozsah rychlostí větru – 4:25 m/s
RYBINSKÝ ZÁVOD NA VÝROBU NÁSTROJŮ
Větrná elektrárna „VETEN-0,16“
Umožňuje získat stejnosměrný proud o napětí 12 V a střídavý proud o napětí 220 V, 50 Hz přeměnou větrné energie.
Výkon generátoru 160 W
Provozní rozsah rychlostí větru – 3,5:25 m/s
Větrná elektrárna „VTN8-8“
Větrná turbína je navržena k přeměně větrné energie na elektrickou energii střídavého třífázového proudu o napětí 230/400 V a frekvenci 50 Hz.
Oblast použití: jako součást větrných elektráren (vytápění, nabíjení, zvedání vody, katodická ochrana atd.).
Výkon generátoru – 8000 W
Provozní rozsah rychlostí větru – 3,5:25 m/s
Spodní hodnota teploty je 40 °C
Instalace větrného čerpadla „Vodolay“
Je navržen tak, aby zvedal vodu ze zdrojů pomocí větrné energie.
Provozní rozsah rychlostí větru – 3:25 m/s
Výkon při rychlosti větru 5 m/s a celkové výšce vodního vztlaku 10 m není menší než 300 l/hod.
Maximální výška vodního zdvihu 9,6 m
Instalace větrného čerpadla „Vodolay-2“
Je určen k čerpání vody ze studní a vrtů pomocí větrné energie.
Provozní rozsah rychlostí větru – 3:25 m/s
Výkon při rychlosti větru 5 m/s a celkové výšce vodního vztlaku 10 m není menší než 200 l/hod.
Maximální výška vodního zdvihu je 30 m
Větrná elektrárna „Šeksna-1“
Používá se na místech vzdálených od energetických systémů a nacházejících se v různých klimatických oblastech s příznivými větrnými podmínkami. Primární oblastí použití je vytápění, osvětlení, napájení domácích elektrospotřebičů, automatizační a signalizační systémy atd.
Jmenovitý výkon – 0,5 kW
Provozní rozsah rychlostí větru – 3:30 m/s
STÁTNÍ RAKETOVÉ CENTRUM „KONSTRUKČNÍ STAVITEL POJMENOVANÉ PO AKADEMIKOVI V.P. MAKEJEVOVI“
Větrná turbína BA05
Jmenovitý výkon – 30 kW
Provozní rozsah rychlostí větru – 4:30 m/s
Větrná turbína HR-40
Spolu se společností „Magnet Motors“ (Starnberg, Německo) se na základě jednotek HR-10, HR-40, YR-300 sériově vyráběných německou stranou vyvíjejí větrné turbíny o výkonu 1, 40 a 300 kW.
Bez multiplikátoru, generátor postupné vlny s přímým pohonem, buzený permanentními magnety.
Jmenovitý výkon – 40 kW.
Provozní rozsah rychlostí větru: 3,5:26 m/s.
Větrná elektrárna s naftovým motorem VDES-100
Výkon větrné turbíny je 100 kW.
Kapacita dvou dieselelektrických stanic je 60 + 30 = 90 kW.
Provozní rozsah rychlostí větru: 4:25 m/s.
JSC „VETROENERGOMASH“
Větrná elektrárna AVEU6-4M
Jmenovitý výkon generátoru je 4 kW.
Provozní rozsah rychlostí větru: 4,5:40 m/s.
Jmenovité napětí: 400/230 V.
Společnost „MicroArt“ neprodává výše uvedené produkty (benzínové/dieselové generátory, solární baterie, větrné generátory). Zde jsou pouze obecné informace, které slouží jako referenční informace. Nabízíme autonomní měniče napětí (nepřerušitelné zdroje napájení), které mohou fungovat jak společně s benzinovými/dieselovými generátory, solárními bateriemi a větrnými turbínami, tak i nezávisle na nich.
V této sekci poskytujeme odpovědi na často kladené otázky (Frequently Asked Question(s) – FAQ). Vznikají při výběru správného modelu nebo při posuzování všech pro a proti, když si chcete koupit větrnou elektrárnu nebo větrnou turbínu, jak se tomu často říká.
Potřebuji povolení k instalaci větrné turbíny pro osobní použití?
K instalaci větrné turbíny pro napájení vašeho domova nebo firmy nemusíte získávat žádná povolení ani licence. Nedostanete povolení k instalaci dieselového generátoru v soukromém domě. Pokud chcete elektřinu vyrobenou větrným generátorem nebo solárními panely prodávat do sítě přes „zelený tarif“ bude vyžadováno povolení. Navíc pro jednotlivce pro instalovaný výkon do 10 kW byl postup od 01.01.14. XNUMX. XNUMX značně zjednodušen.
Kdy je výhodné používat větrný generátor?
Větrné turbíny je výhodné použít v místech, kde není elektrická síť a její připojení je drahé nebo prostě nemožné. Větrné turbíny jsou také výhodné v oblastech s častými výpadky elektřiny. Větrnou turbínu má smysl pořídit, pokud průměrná roční rychlost větru v této lokalitě přesáhne 3,5 m/s.
Který větrný generátor je vhodný pro můj soukromý dům?
Vše závisí na vašich potřebách. Nejrelevantnější větrné generátory (větrné turbíny) pro soukromé domy: od 2 do 12 kW. Abyste pochopili, která konfigurace bude nejlépe vyhovovat vašim potřebám, doporučujeme vám domluvit si návštěvu konzultačního technika.
Mohu si větrnou turbínu nainstalovat sám?
Malé větrné turbíny (větrné generátory do 2 kW) mohou být instalovány a připojeny nezávisle. U větrných turbín vyšších výkonů, od 5 kW a výše, bude vyžadována účast vyškolených specialistů.
Je možné pojistit větrný generátor (větrná instalace)?
Ano, je to možné. Naši manažeři vám rádi pomohou.
Jakou péči vyžaduje větrný generátor (větrná instalace) pro normální provoz?
Naše větrné turbíny jsou naprosto spolehlivé. Je vyžadována minimální údržba, která je zajišťována při roční technické kontrole (STK) větrného mlýna.
Proč potřebujete invertor?
Měnič slouží k přeměně stejnosměrného proudu z baterií (12-360V DC) na střídavý proud (220/380V AC, 50 Hz), vhodný pro připojení domácích elektrospotřebičů.
Kolik stojí instalace větrného generátoru (větrné turbíny)?
Náklady na instalaci závisí na mnoha faktorech a dosahují 10-17 % nákladů na instalované zařízení.
Jak hlasitá je větrná turbína (větrná turbína)?
Větrné turbíny vytvářejí určitý hluk. Přesvědčit se o tom můžete sami při návštěvě jednoho ze zařízení, kde jsou naše větrné turbíny instalovány. Pokud máte obavy z hluku, doporučujeme věnovat pozornost větrným mlýnům značky Fortis (Nizozemsko). Jedná se o nejtišší větrné turbíny s horizontální osou na světě. Hluk z větrná turbína Fortis Montana (5 kW), v běžném provozu nepřesahuje 45 dBA. Pro srovnání, hlučnost městských komunikací je 70-80 dBA a zvuk z běžícího dieselagregátu 90-110 dBA.
Je bezpečné žít v blízkosti běžící větrné turbíny?
Malé větrné turbíny zcela bezpečné pro ostatní. Moderní průmyslové větrné turbíny jsou také zcela bezpečné. Legendy o ultrazvuku vysílaném větrnými mlýny mají svůj základ. Ale platí pouze pro staré větrné turbíny středního výkonu (100-500 kW), sériově vyráběné v USA a Evropě do 90. let.
Jak zjistit průměrnou roční rychlost větru v místě, kde bude větrná turbína instalována?
K získání takových informací je nutná studie rychlosti větru. K tomu je třeba nainstalovat stožár odpovídající výšky s anemometrem a dataloggerem. Reprezentativní výsledky lze získat až po 1 roce.
Levnější a rychlejší variantou (ale méně přesnou) je použití satelitních dat z 3tier.com, sekce Wind Prospecting Tools. Po registraci je potřeba zadat GPS souřadnice umístění navrhované instalace větrného mlýna.
Pokud jste nenašli odpověď na svou otázku, můžete se zeptat našich specialistů na telefonním čísle +380 44 33 22 660. Nebo zanechte požadavek a my vás budeme kontaktovat.