Горизонтальний вітрогенератор: конструкція та принцип роботи

Енергія вітру — це одна з доступних форм сонячної енергії. Освіта вітрів відбувається в результаті нерівномірного прогріву атмосфери сонячним світилом, нерівностей земної поверхні і природного обертання Землі. Напрямок потоків вітру мінливе і повністю залежить від рельєфу земної поверхні, присутності водойм, рослинності. Для використання і перетворення благ природи вже багато років люди використовують горизонтальні вітрогенератори. Використовуючи такі установки, людство перетворює рух повітряних мас в механічну, а потім в електричну енергію.

47a24946e99b2de9ed4a3bcc5cd3b78b Горизонтальний вітрогенератор: конструкція та принцип роботи

Трилопатевою вітрогенератор з горизонтальною віссю обертання

Використання енергії вітру людством почалося ще багато століть тому, коли з’явилися перші вітряні млини, качаючі воду, подрібнюючі зерно і так далі.

Найбільш поширеною моделлю використовуваних горизонтальних вітрогенераторів є трилопатевий. Закріпивши таку установку на стійкій піднесеної поверхні можна забезпечити електрикою як 1 будинок, так і невелике поселення.

Що таке вітрогенератор

Горизонтальні вітрогенератори – це сучасні установки, які служать для переробки кінетичної енергії вітру в механічну енергію, а потім в електричну. Щодо свого призначення такі пристрої поділяються на 2 категорії: промислового і домашнього призначення.

Вітрогенератори промислового призначення часто об’єднуються у великі і середні комплекси, отримуючи при цьому вітряні електростанції. Облаштування комплексів таких масштабів може дозволити собі тільки держава або досить великі енергетичні корпорації.

Деякі моделі побутових вітрогенераторів можуть здійснювати роботу в автономному режимі, без безпосереднього підключення до електричної мережі. Також розроблені моделі пристроїв з модулем постійного струму — спеціально задумані для роботи на сонячних батареях і можуть бути частиною домашньої системи електричного живлення.

Прийнято вважати, що використання побутових генераторів вітру малоефективно через:

  • великий вартості перетворювального інвертора;
  • великий вартості накопичувальних акумуляторів.

Для реалізації надійного електричного постачання установки іноді до такої системи додають дизель-генератор, який за вартістю десь дорівнює установці.

На сьогодні найбільш ефективним з економічної точки зору є отримання не тільки механічної енергії, але і постійного електричного струму змінної частоти. Такий струм у подальшому трансформується за допомогою Тенів в корисне тепло для нагрівання системи центрального опалення або водопостачання.

У розділі побутових вітрогенераторів знаходяться енергетичні установки потужністю до 100 кВт. Слід зазначити, що установки потужністю менш 1 кВт відносять до домашніх приладів, які найчастіше встановлюють в заміських будинках, на фермах або яхтах.

Як працює установка

В момент проходження вітру через турбіну відбувається обертання лопатей установки за рахунок кінетичної енергії вітру. Така дія змушує обертатися внутрішній вал, безпосередньо з’єднаний з редуктором. В результаті чого збільшується швидкість обертання і внутрішнього вала, приєднаного до генератора, що здійснює вироблення електроенергії.

b491c9136934fbd113de59cc445ea86a Горизонтальний вітрогенератор: конструкція та принцип роботи

Горизонтальні осі вітрової турбіни

Найчастіше вітряні турбіни складаються зі сталевої порожнистої щогли, висота якої може варіюватися від 10 до 100 метрів; турбінного ротора; лопатей; генераторної осі; генератора; редуктора; інвертора і акумулятора.

Сучасні горизонтальні вітрогенератори оснащені спеціалізованим обладнанням, яке здатне самостійно оцінювати вплив навколишніх факторів і автоматично повертати обладнання за напрямом вітру, змінювати кут повороту або «крок» лопатей для оптимізованого використання енергії.

Які бувають різновиди

В залежності від кількості лопатей вітрогенератори поділяються на одно-, двох-, трьох – і багатолопатеву.

  • Однолопастные вітрогенератори складаються з однієї лопаті і противаги, який виконує роль балансуючого механізму в системі. Головним достоїнством таких установок є висока швидкість обертання завдяки більш низькому моменту інерції. Крім цього, ротор такої конструкції має нижчу вартість за рахунок невеликого числа лопатей. Сьогодні відбувається випуск однолопастных генераторів потужністю до 10 кВт.
  • Двухлопастні вітрогенератори складаються з 2 лопатей. Головним достоїнством таких установок є врівноваженість ротора в будь-якому кутовому положенні його лопатей. Таке їх гідність знайшло застосування в самопідйомних пристроях малого і середнього діапазону потужностей.
  • Трилопатеві установки на сьогодні є найбільш поширеними і популярними моделями, номінальна потужність яких становить від кількох ват до 7 МВт.

Багатолопатеву установки мають велику кількість лопатей, яке може досягати 50 штук. Такі установки отримали найбільше поширення в області ветронасосных систем.

Переваги і недоліки

  • Абсолютна відсутність сировини і виробничих відходів.
  • Енергія вітру — це загальнодоступний і відновлюваний ресурс, який не зникне, незалежно від використовуваного кількості за день, тиждень або рік. Енергія вітру відноситься до джерела чистої видобутку електрики, так як вітряні електростанції не здійснюють шкідливих викидів речовин або парникових газів в атмосферу.
  • Навіть з урахуванням високої первісної вартості закупівлі всього комплексу обладнання, його окупність перевищує інші придбання генераторів, що працюють на викопному паливі. При порівнянні вітрогенераторів і установок, що працюють на викопному паливі, під час всього терміну експлуатації, то вітроустановки є більш конкурентними. Вони не вимагають додаткових витрат на здійснення роботи і експлуатаційні витрати зводяться до мінімальних.
  • 70d5765d9b587b885f01d005cc2fb510 Горизонтальний вітрогенератор: конструкція та принцип роботи

    Встановлення вітрогенератора і щогли на ділянці

    До недоліків таких систем можна сміливо віднести:

  • Лопаті такого обладнання створюють шуми, псують ландшафт, є перешкодою для деяких птахів, кажанів, що здійснюють політ. Природно, що для більшості з цих проблем вже знайдено рішення з використанням різних сучасних технологій і продуманого розміщення обладнання.
  • Непостійне вплив необхідної сили вітру для забезпечення роботи приладу. У місцях, де сила вітру слабка — не рентабельно здійснювати установку горизонтальних вітрогенераторів.
  • Пристрої вітрогенераторів можуть створювати великі проблеми для інших способів експлуатації земельних наділів.
  • Вітряні лопаті можуть заважати здійснювати випас худоби.
  • Займають досить багато місця, яке раніше було визначено під посіви.
  • За останні роки ринок вітрогенераторів набирає активні обертів. За невелику суму вже сьогодні можна придбати сучасний вітрогенератор повністю забезпечує автономне живлення вашого заміського або приватного будинку на довгі роки.

    Найчастіше для забезпечення будинку цілком вистачає вітрогенератора потужністю 1 кВт, при середній швидкості вітру 7 м/с. У разі, якщо вітрогенератор встановлено не вітряної зоні, то додатково здійснюється монтаж фотоелектричної сонячної батареї.

    Оцініть статтю
    Довідник корисних порад