ветрогенератор с горизонтальной осью вращения

Ветрогенератор с горизонтальной осью вращения: преимущества и недостатки

Ирина Бесхлебная Ирина Бесхлебная

Энергия ветра — это одна из доступных форм солнечной энергии. Образование ветров происходит в результате неравномерного прогрева атмосферы солнечным светилом, неровностей земной поверхности и естественного вращения Земли. Направление потоков ветра изменчиво и полностью зависит от рельефа земной поверхности, присутствия водоемов, растительности. Для использования и преобразования благ природы уже много лет люди используют горизонтальные ветрогенераторы. Используя такие установки, человечество преобразует движение воздушных масс в механическую, а затем и в электрическую энергию.

Трехлопастной ветрогенератор с горизонтальной осью вращения
Трехлопастной ветрогенератор с горизонтальной осью вращения

Использование энергии ветра человечеством началось еще много веков тому назад, когда появились первые ветряные мельницы, качающие воду, измельчающие зерно и так далее.

Наиболее распространенной моделью используемых горизонтальных ветрогенераторов является трехлопастный. Закрепив такую установку на устойчивой возвышенной поверхности можно снабдить электричеством как 1 дом, так и небольшое поселение.

Что такое ветрогенератор

Горизонтальные ветрогенераторы – это современные установки, которые служат для переработки кинетической энергии ветра в механическую энергию, а потом в электрическую. Относительно своего предназначения такие устройства разделяются на 2 категории: промышленного и домашнего назначения.

Ветрогенераторы промышленного назначения зачастую объединяются в большие и средние комплексы, получая при этом ветряные электростанции. Обустройство комплексов таких масштабов может позволить себе только государство или достаточно крупные энергетические корпорации.

Некоторые модели бытовых ветрогенераторов могут осуществлять работу в автономном режиме, без непосредственного подключения к электрической сети. Также разработаны модели устройств с модулем постоянного тока — специально задуманные для работы на солнечных батареях и могут быть частью домашней системы электрического питания.

Принято полагать, что использование бытовых генераторов ветра малоэффективно по причине:

  • большой стоимости преобразовательного инвертора;
  • большой стоимости накопительных аккумуляторов.

Для реализации надежного электрического снабжения установки иногда к такой системе добавляют дизель-генератор, который по стоимости где-то равен установке.

На сегодня наиболее эффективным с экономической точки зрения является получение не только механической энергии, но и постоянного электрического тока переменной частоты. Такой ток в дальнейшем трансформируется при помощи ТЭНов в полезное тепло для нагревания системы отопления или центрального водоснабжения.

В разделе бытовых ветрогенераторов находятся энергетические установки мощностью до 100 кВт. Следует отметить, что установки мощностью менее 1 кВт относят к домашним приборам, которые зачастую устанавливают в загородных домах, на фермах или яхтах.

Как работает установка

В момент прохождения ветра через турбину происходит вращение лопастей установки за счет кинетической энергии ветра. Такое действие заставляет вращаться внутренний вал, напрямую соединенный с редуктором. В результате чего увеличивается скорость вращения и внутреннего вала, подсоединенного к генератору, осуществляющего вырабатывание электроэнергии.

Горизонтальные оси ветровой турбины
Горизонтальные оси ветровой турбины

Зачастую ветряные турбины состоят из стальной полой мачты, высота которой может варьироваться от 10 до 100 метров; турбинного ротора; лопастей; генераторной оси; генератора; редуктора; инвертора и аккумулятора.

Современные горизонтальные ветрогенераторы оснащены специализированным оборудованием, которое способно самостоятельно оценивать воздействие окружающих факторов и автоматически поворачивать оборудование по направлению ветра, менять угол поворота или «шаг» лопастей для оптимизированного использования энергии.

Какие бывают разновидности

В зависимости от количества лопастей ветрогенераторы разделяются на одно-, двух-, трех- и многолопастные.

  • Однолопастные ветрогенераторы состоят из одной лопасти и противовеса, который выполняет роль балансирующего механизма в системе. Главным достоинством таких установок является высокая скорость вращения благодаря более низкому моменту инерции. Помимо этого, ротор такой конструкции имеет более низкую стоимость за счет небольшого числа лопастей. Сегодня происходит выпуск однолопастных генераторов мощностью до 10 кВт.
  • Двухлопастные ветрогенераторы состоят из 2 лопастей. Главным достоинством таких установок является уравновешенность ротора в любом угловом положении его лопастей. Такое их достоинство нашло применение в самоподъемных устройствах малого и среднего диапазона мощностей.
  • Трехлопастные установки на сегодня являются наиболее распространенными и востребованными моделями, номинальная мощность которых составляет от нескольких ватт до 7 МВт.

Многолопастные установки имеют большое количество лопастей, которое может достигать 50 штук. Такие установки получили наибольшее распространение в области ветронасосных систем.

Преимущества и недостатки

  1. Абсолютное отсутствие сырья и производственных отходов.
  2. Энергия ветра — это общедоступный и возобновляемый ресурс, который не исчезнет вне зависимости от используемого количества за день, неделю или год. Энергия ветра относится к источнику чистой добычи электричества, так как ветряные электростанции не осуществляют пагубных выбросов веществ или парниковых газов в атмосферу.
  3. Даже с учетом высокой первоначальной стоимости закупки всего комплекса оборудования, его окупаемость превышает иные приобретения генераторов, работающих на ископаемом топливе. При сравнении ветрогенераторов и установок, работающих на ископаемом топливе, во время всего срока эксплуатации, то ветроустановки являются более конкурентными. Они не требуют дополнительных затрат на осуществление работы и эксплуатационные затраты сводятся к минимальным.
Установка ветрогенератора и мачты на участку
Установка ветрогенератора и мачты на участку

К недостаткам таких систем можно смело отнести:

  1. Лопасти такого оборудования создают шумы, портят ландшафт, являются преградой для некоторых птиц, летучих мышей, совершающих полет. Естественно, что для большинства из этих проблем уже найдено решение с использованием различных современных технологий и продуманного размещения оборудования.
  2. Непостоянное воздействие требуемой силы ветра для обеспечения работы прибора. В местах, где сила ветра слабая — не рентабельно осуществлять установку горизонтальных ветрогенераторов.
  3. Устройства ветрогенераторов могут создавать большие проблемы для иных способов эксплуатации земельных наделов.
  4. Ветряные лопасти могут мешать осуществлять выпас скота.
  5. Занимают достаточно много места, которое прежде было определено под посевы.

За последние годы рынок ветрогенераторов набирает активные обороты. За небольшую сумму уже сегодня можно приобрести современный ветрогенератор полностью обеспечивающий автономное питание вашего загородного или частного дома на долгие годы.

Зачастую для обеспечения дома вполне хватает ветрогенератора мощностью 1 кВт, при средней скорости ветра 7 м/с. В случае, если ветрогенератор установлен в не ветряной зоне, то дополнительно осуществляется монтаж фотоэлектрической солнечной батареи.

Похожие статьи
Добавить комментарий