Vēja ģenerators (49 Fotoattēli): Vēja Turbīnas Privātmājas Izvēle Elektroenerģijas Ražošanai, Plusi Un Mīnusi, Vēja Parka Celtniecība

2024 Autors: Beatrice Philips | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-18 12:19

Lai uzlabotu dzīves apstākļus, cilvēce izmanto ūdeni un dažādus minerālus. Nesen populāri ir kļuvuši alternatīvi enerģijas avoti, īpaši vēja enerģija. Pateicoties pēdējam, cilvēki ir iemācījušies saņemt enerģijas piegādi gan sadzīves, gan rūpniecības vajadzībām.

Kas tas ir?

Sakarā ar to, ka nepieciešamība pēc energoresursiem pieaug katru dienu un samazinās parasto enerģijas nesēju krājumi, alternatīvo enerģijas avotu izmantošana ar katru dienu kļūst arvien aktuālāka. Nesen zinātnieki un dizaina inženieri ir radījuši jaunus vēja turbīnu modeļus . Jaunāko tehnoloģiju izmantošana ļauj uzlabot vienību kvalitātes īpašības un samazināt negatīvo aspektu skaitu konstrukcijās.

Vēja ģenerators ir tehnisku ierīču veids, kas kinētisko vēja enerģiju pārvērš elektroenerģijā

Produkta vērtība un pielietojums, ko šīs vienības ražo, nepārtraukti pieaug, jo to resursi, ko tās izmanto darbam, ir neizsmeļami.

Kur tie tiek izmantoti?

Vēja ģeneratori tiek izmantoti dažādās vietās, parasti atklātās vietās, kur vēja potenciāls ir vislielākais. Alternatīvo enerģijas avotu stacijas ir uzstādītas kalnos, seklos ūdeņos, salās un laukos. Mūsdienu iekārtas var ražot elektroenerģiju pat ar mazu vēja ātrumu. Šīs iespējas dēļ vēja ģeneratori tiek izmantoti, lai piegādātu elektroenerģiju dažādu jaudu objektiem.

Stacionārs vēja parks var nodrošināt elektrību privātmājai vai nelielam rūpniecības objektam. Ja nav vēja, enerģijas rezerve tiks uzkrāta un pēc tam izmantota no akumulatora.

Vidējas jaudas vēja turbīnas var izmantot saimniecībās vai mājās, kas atrodas attālināti no apkures sistēmām. Šajā gadījumā šo elektroenerģijas avotu var izmantot telpu apkurei.

Ierīce un darbības princips

Vēja ģeneratoru darbina vēja enerģija. Šīs ierīces dizainā jāiekļauj šādi elementi:

• turbīnu lāpstiņas vai dzenskrūves;
• turbīna;
• elektriskais ģenerators;
• elektriskā ģeneratora ass;
• invertoru, kura funkcija ir maiņstrāvas pārveidošana līdzstrāvā;
• mehānisms, kas rotē asmeņus;
• mehānisms, kas rotē turbīnu;
• akumulators;
• masts;
• rotācijas kustības kontrolieris;
• amortizators;
• vēja sensors;
• vēja mērītāja kāts;
• gondola un citi elementi.

Ģeneratoru veidi ir atšķirīgi, tāpēc to strukturālie elementi var atšķirties.

Rūpnieciskajām vienībām ir strāvas skapis, zibens aizsardzība, šūpošanās mehānisms, uzticams pamats, ierīce ugunsgrēka dzēšanai un telekomunikācijas.

Vēja ģenerators tiek uzskatīts par ierīci, kas vēja enerģiju pārvērš elektrībā. Mūsdienu vienību priekšteči ir dzirnavas, kas ražo miltus no graudiem. Tomēr savienojuma shēma un ģeneratora darbības princips praktiski nav mainījies.

1. Pateicoties vēja spēkam, asmeņi sāk griezties, kuru griezes moments tiek pārnests uz ģeneratora vārpstu.
2. Rotora rotācija rada trīsfāžu maiņstrāvu.
3. Caur kontrolieri akumulatoram tiek nosūtīta maiņstrāva. Akumulators ir nepieciešams, lai radītu stabilu vēja ģeneratora darbību. Ja ir vējš, ierīce uzlādē akumulatoru.
4. Lai pasargātu no viesuļvētras vēja enerģijas ražošanas sistēmā, ir elementi, kas vēja riteni novirza no vēja. Tas notiek, salokot asti vai bremzējot riteni, izmantojot elektrisko bremzi.
5. Lai uzlādētu akumulatoru, jums būs jāinstalē kontrolieris. Pēdējās funkcijas ietver akumulatora uzlādes izsekošanu, lai novērstu tā sabrukšanu. Ja nepieciešams, šī ierīce var izgāzt lieko enerģiju uz balasta.
6. Baterijām ir nemainīgs zemspriegums, bet tam vajadzētu sasniegt patērētāju ar 220 voltu jaudu. Šī iemesla dēļ invertori ir uzstādīti vēja ģeneratoros. Pēdējie spēj pārveidot maiņstrāvu līdzstrāvā, palielinot tās jaudas indikatoru līdz 220 voltiem. Ja invertors nav uzstādīts, būs jāizmanto tikai tās ierīces, kurām ir paredzēts zemspriegums.
7. Pārveidotā strāva tiek nosūtīta patērētājam, lai darbinātu apkures baterijas, telpu apgaismojumu un sadzīves tehniku.

Rūpniecisko vēja ģeneratoru projektēšanā ir papildu elementi, pateicoties kuriem ierīces darbojas autonomā režīmā.

Veidi, to priekšrocības un trūkumi

Vēja parku klasifikācija balstās uz šādiem kritērijiem

1. Asmeņu skaits . Pašlaik pārdošanā jūs varat atrast vējdzirnavas ar vienu lāpstiņu, zemu lāpstiņu un vairāku lāpstiņu. Jo mazāk asmeņu ir ģeneratoram, jo augstāks būs motora apgriezienu skaits.
2. Nominālās jaudas indikators . Sadzīves stacijas ģenerē līdz 15 kW, daļēji rūpnieciskas - līdz 100 un rūpnieciskas - vairāk nekā 100 kW.
3. Asu virziens . Vēja turbīnas var būt gan vertikālas, gan horizontālas, katram tipam ir savi plusi un mīnusi.

Tie, kas vēlas iegādāties alternatīvu enerģijas avotu, var iegādāties vēja ģeneratoru ar rotoru, kinētisko, virpuļveida, buras, mobilo.

Pastāv arī vēja ģeneratoru klasifikācija pēc to atrašanās vietas. Mūsdienās ir 3 veidu vienības.

1. Sauszemes . Šādas vējdzirnavas tiek uzskatītas par visizplatītākajām; tās ir uzstādītas uz pakalniem, paaugstinājumiem, iepriekš sagatavotām vietām. Šādu iekārtu uzstādīšana tiek veikta, izmantojot dārgu aprīkojumu, jo konstrukcijas elementi ir jānostiprina lielā augstumā.
2. Piekrastes stacijas tiek būvētas jūras un okeāna piekrastes daļā . Ģeneratora darbību ietekmē jūras vējš, kura dēļ rotējošā ierīce ražo enerģiju visu diennakti.
3. Jūrā . Šāda veida vēja turbīnas tiek uzstādītas jūrā, parasti apmēram 10 metru attālumā no krasta. Šādas ierīces ģenerē enerģiju no parastā jūras vēja. Pēc tam enerģija iet uz krastu caur īpašu kabeli.

Vertikāli

Vertikālās vēja turbīnas raksturo vertikāla rotācijas ass attiecībā pret zemi. Šī ierīce, savukārt, ir sadalīta 3 veidos.

Ar Savounis rotoru . Konstrukcija ietver vairākus puscilindriskus elementus. Vienības ass rotācija notiek pastāvīgi un nav atkarīga no vēja stipruma un virziena. Šī ģeneratora priekšrocības ir augsts ražojamības līmenis, augstas kvalitātes sākuma griezes moments, kā arī spēja darboties pat ar nelielu vēja spēku. Ierīces trūkumi: asmeņu zema efektivitāte, ražošanas procesā nepieciešams liels daudzums materiālu.

Ar Darrieus rotoru . Uz ierīces rotācijas ass atrodas vairāki asmeņi, kuriem kopā ir sloksnes forma. Ģeneratora priekšrocības tiek uzskatītas par nepieciešamību koncentrēties uz gaisa plūsmu, grūtību neesamību ražošanas procesā un vienkāršu un ērtu apkopi. Ierīces trūkumi ir zema efektivitāte, īss kapitālā remonta cikls un slikta pašstartēšana.

Ar spirālveida rotoru . Šāda veida vēja ģenerators ir iepriekšējās versijas modifikācija. Tās priekšrocības ir ilgs darbības laiks un neliela mehānismu un atbalsta vienību slodze. Vienības trūkumi ir struktūras augstās izmaksas, grūtais un sarežģītais asmeņu izgatavošanas process.

Horizontāli

Horizontālā rotora ass šajā ierīcē ir paralēla zemes virsmai. Tie ir viena, divu asmeņu, trīs asmeņu un arī vairāku asmeņu asmeņi, kuros asmeņu skaits sasniedz 50 gabalus. Šāda veida vēja turbīnu priekšrocības ir augsta efektivitāte. Vienības trūkumi ir šādi:

• nepieciešamība orientēties atbilstoši gaisa plūsmas virzienam;
• nepieciešamība uzstādīt augstas konstrukcijas - jo augstāka instalācija, jo jaudīgāka tā būs;
• nepieciešamība pēc pamata masta turpmākai uzstādīšanai (tas veicina procesa izmaksu pieaugumu);
• augsts troksnis;
• briesmas lidojošiem putniem.

Vane

Asmeņu ģeneratoriem ir propellera forma. Šajā gadījumā asmeņi saņem gaisa plūsmas enerģiju un apstrādā to rotējošā kustībā.

Šo elementu konfigurācijai ir tieša ietekme uz vēja turbīnas efektivitāti.

Horizontālajām vēja turbīnām ir lāpstiņriteņi ar lāpstiņām, no kuriem var būt noteikts skaits . Parasti ir 3 no tiem. Atkarībā no asmeņu skaita ierīces jauda var palielināties vai samazināties. Šāda veida vēja turbīnu nepārprotama priekšrocība ir vienmērīgs slodžu sadalījums uz vilces gultni. Vienības trūkums ir tāds, ka šādas konstrukcijas uzstādīšana prasa daudz papildu materiālu un darbaspēka izmaksas.

Turbīna

Vēja turbīnu ģeneratori pašlaik tiek uzskatīti par visefektīvākajiem. Iemesls tam ir optimāla asmeņu apgabalu kombinācija ar to konfigurāciju . Dizaina bez asmeņiem priekšrocības ietver augstu efektivitātes līmeni, zemu trokšņa līmeni, ko izraisa ierīces mazie izmēri. Turklāt šīs vienības nesabrūk spēcīgā vējā un nerada briesmas citiem un putniem.

Pilsētās tiek izmantotas turbīnas tipa vējdzirnavas, ar tās palīdzību iespējams nodrošināt privātmāju un vasarnīcu ar apgaismojumu . Šādam ģeneratoram praktiski nav trūkumu.

Vēja turbīnas mīnuss ir nepieciešamība stabilizēt konstrukcijas komponentus.

Galvenās īpašības

Galvenās vēja ģeneratoru priekšrocības ir šādas:

• vides drošība - iekārtu darbība nekaitē videi un dzīviem organismiem;
• dizaina sarežģītības trūkums;
• lietošanas un vadības vienkāršība;
• neatkarība no elektrotīkliem.

Starp šo ierīču trūkumiem eksperti izšķir:

• augstas izmaksas;
• iespēja atmaksāties tikai pēc 5 gadiem;
• zema efektivitāte, zema jauda;
• nepieciešamība pēc dārga aprīkojuma.

Kategorijas (rediģēt)

Ierīces enerģijas ražošanai no vēja var būt dažāda izmēra. To jauda ir atkarīga no vēja riteņa izmēra, masta augstuma un vēja ātruma. Lielākajai vienībai ir 135 m gara kolonna, bet tās rotora diametrs ir 127 m . Tādējādi tā kopējais augstums sasniedz 198 metrus. Lielas vēja turbīnas ar augstu augstumu un garām lāpstiņām ir piemērotas enerģijas nodrošināšanai maziem rūpniecības uzņēmumiem, saimniecībām. Mājās vai valstī var uzstādīt kompaktākus modeļus.

Pašlaik viņi ražo gājiena tipa vējdzirnavas ar asmeņiem diametrā no 0, 75 un 60 metriem . Pēc ekspertu domām, ģeneratora izmēriem nevajadzētu būt grandioziem, jo neliela pārnēsājama iekārta ir piemērota neliela enerģijas daudzuma ģenerēšanai. Mazākais vienības modelis ir 0,4 metrus augsts un sver mazāk nekā 2 kilogramus.

Ražotāji

Mūsdienās vēja turbīnu ražošana ir izveidota daudzās pasaules valstīs. Tirgū jūs varat atrast Krievijā ražotus modeļus un vienības no Ķīnas. No vietējiem ražotājiem populārākie ir šādi uzņēmumi:

• "Vēja gaisma";
• Rkraft;
• SKB Iskra;
• Sapsan-Energia;
• "Vēja enerģija".

Ražotāji var izgatavot vēja turbīnas pēc klienta personīgajām vēlmēm. Turklāt ražotājiem bieži ir vēja parku aprēķināšanas un projektēšanas pakalpojums.

Ārvalstu elektroģeneratoru ražotāji ir arī ļoti populāri:

• Goldwind - Ķīna;
• Vestas - Dānija;
• Gamesa - Spānija;
• Suzion - Indija;
• GE Energy - ASV;
• Siemens, Enercon - Vācija.

Saskaņā ar patērētāju atsauksmēm ārzemēs ražotās ierīces ir augstas kvalitātes, jo tās tiek ražotas, izmantojot jaunākās iekārtas.

Tomēr ir vērts atcerēties, ka šādu vēja ģeneratoru izmantošana nozīmē dārgu remontu, kā arī rezerves daļu izmantošanu, kuras vietējos veikalos gandrīz nav iespējams atrast. Elektroenerģijas ražošanas iekārtu izmaksas parasti ir atkarīgas no konstrukcijas īpašībām, jaudas un ražotāja.

Kā izvēlēties?

Lai izvēlētos pareizo vēja ģeneratoru vasarnīcai vai mājai, jāņem vērā sekojošais

1. Uzstādīto elektroierīču jaudas aprēķins, kas tiks pievienots telpā.
2. Nākamās vienības jauda, ņemot vērā drošības faktoru. Pēdējais neļaus pārslogot ģeneratoru pīķa situācijā.
3. Teritorijas klimats. Nokrišņi negatīvi ietekmē ierīces darbību.
4. Iekārtu efektivitāte, kas tiek uzskatīta par vienu no svarīgākajiem rādītājiem.
5. Trokšņa indikatori, kas raksturo vēja turbīnu darbības laikā.

Papildus visam iepriekšminētajam patērētājam jānovērtē visi instalācijas parametri, kā arī jāizlasa atsauksmes par to.

Veidi, kā uzlabot darba efektivitāti

Lai palielinātu vēja ģeneratora darbības efektivitāti, būs jāmaina tā darbības iespējas un īpašības pozitīvā virzienā. Pirmkārt, ir vērts palielināt lāpstiņriteņa jutīguma pret relatīvi vāju un nestabilu vēju efektivitāti.

Lai ideju pārvērstu realitātē, ieteicams izmantot "ziedlapu buru".

Šī ir sava veida vienpusēja membrāna gaisa plūsmai, kas brīvi izlaiž vēju vienā virzienā. Membrāna ir necaurlaidīgs šķērslis gaisa masu kustībai pretējā virzienā.

Vēl viena vēja turbīnas efektivitātes paaugstināšanas metode ir difuzoru vai aizsargvāciņu izmantošana, kas pārtrauc plūsmu no pretējās virsmas . Katrai no iespējām ir gan priekšrocības, gan trūkumi. Tomēr tie jebkurā gadījumā ir efektīvāki par tradicionālo modeli.

DIY konstrukcija

Vēja ģenerators ir dārgs. Ja vēlaties to instalēt savā teritorijā, ir vērts apsvērt šādus punktus:

• piemērota reljefa pieejamība;
• biežu un spēcīgu vēju izplatība;
• citu alternatīvu enerģijas avotu trūkums.

Pretējā gadījumā vēja parks nedos gaidīto rezultātu. Tā kā pieprasījums pēc alternatīvās enerģijas katru gadu palielinās, un vēja turbīnas iegāde ir taustāms trieciens ģimenes budžetam, varat mēģināt izgatavot vienību ar savām rokām ar turpmāku uzstādīšanu. Vēja turbīnas ražošana var balstīties uz neodīma magnētiem, pārnesumkārbu, asmeņiem un to neesamību.

Vēja turbīnai ir daudz priekšrocību . Tāpēc ar lielu vēlmi un elementāru dizainera spēju klātbūtni gandrīz jebkurš amatnieks var uzbūvēt staciju elektroenerģijas ražošanai savā vietnē. Vienkāršākā ierīces versija tiek uzskatīta par vēja turbīnu ar vertikālu asi. Pēdējam nav nepieciešams atbalsts un augsts masts, un uzstādīšanas procedūru raksturo vienkāršība un ātrums.

Lai izveidotu vēja ģeneratoru, jums būs jāsagatavo visi nepieciešamie elementi un jānostiprina modulis izvēlētajā vietā. Pašmāju vertikālā enerģijas ģeneratora sastāvā šādu elementu klātbūtne tiek uzskatīta par obligātu:

• rotors;
• asmeņi;
• aksiālais masts;
• stators;
• akumulators;
• invertors;
• kontrolieris.

Asmeņi var būt izgatavoti no vieglas elastīgas plastmasas, jo lielu slodžu ietekmē var tikt bojāti un deformēti citi materiāli. Pirmkārt, no PVC caurulēm jāizgriež 4 vienādas daļas. Pēc tam no skārda jāizgriež pāris pusapaļas fragmenti un jānostiprina tie gar cauruļu malām. Šajā gadījumā asmens daļas rādiusam jābūt 69 cm. Šajā gadījumā asmens augstums sasniegs 70 cm.

Lai saliktu rotora sistēmu, jums jāņem 6 neodīma magnēti, 2 ferīta diski ar diametru 23 cm, līme savienošanai. Uz pirmā diska jāievieto magnēti, ņemot vērā 60 grādu leņķi un 16,5 cm diametru. Saskaņā ar to pašu shēmu otrais disks ir samontēts, un magnēti tiek ielejti ar līmi. Statoram jums ir jāsagatavo 9 spoles, uz kurām katrai tiek uzvilkta 60 vara vadu apgriezieni ar diametru 1 mm. Lodēšana jāveic šādā secībā:

• pirmās spoles sākums ar ceturtās beigām;
• ceturtās spoles sākums ar septītās beigām.

Otrā fāze ir samontēta līdzīgā veidā. Tālāk no saplākšņa loksnes tiek veidota veidlapa, kuras apakšdaļa ir pārklāta ar stikla šķiedru. Fāzes no lodētām spolēm ir uzstādītas uz augšu. Konstrukcija ir piepildīta ar līmi un atstāta vairākas dienas, lai visas detaļas salīmētu kopā. Pēc tam jūs varat sākt savienot atsevišķus vēja ģeneratora elementus vienā veselumā.

Lai saliktu konstrukciju augšējā rotorā, jāizveido 4 caurumi tapām. Apakšējais rotors ir uzstādīts ar magnētiem uz augšu uz kronšteina. Pēc tam jums jānovieto stators ar caurumiem, kas nepieciešami kronšteina uzstādīšanai. Tapām jāatrodas uz alumīnija plāksnes, pēc tam pārklājiet ar otro rotoru ar magnētiem uz leju.

Izmantojot uzgriežņu atslēgu, ir jāpagriež tapas tā, lai rotors vienmērīgi un bez raustīšanās nokristu uz leju . Kad ir ieņemta pareizā vieta, ir vērts atskrūvēt tapas un noņemt alumīnija plāksnes. Darba beigās konstrukcija jānostiprina ar uzgriežņiem un nav cieši jāpievelk.

Kā masts ir piemērota stipra metāla caurule, kuras garums ir no 4 līdz 5 metriem . Pie tā ir pieskrūvēts iepriekš samontēts ģenerators. Pēc tam rāmis ar asmeņiem tiek piestiprināts pie ģeneratora, un masta konstrukcija ir uzstādīta uz platformas, kas ir iepriekš sagatavota. Sistēmas stāvoklis ir fiksēts ar lencēm.

Barošanas avota pievienošana vēja turbīnai notiek virknē. Kontrolierim ir jāņem resurss no ģeneratora un jāpārveido maiņstrāva par līdzstrāvu.