Energetika se precej samozavestno spopada s svojo nalogo, vendar je obseg naše države takšen, da še ni mogoče v celoti zagotoviti električne energije za vsa oddaljena ali težko dostopna območja. To je posledica številnih dejavnikov, ki so v trenutnih razmerah predragi ali tehnično nedosegljivi.
Zato je treba vedno več pozornosti nameniti alternativnim virom, ki lahko zadovoljijo potrebe zaostalih regij brez sodelovanja hrbteničnih omrežij. Obetavna smer je vetrna energija z uporabo proste energije.
Zasnova in vrste vetrnih elektrarn
Vetrne elektrarne(VE) uporabljajo energijo vetra za proizvodnjo električne energije. Velike postaje so sestavljene iz številnih, združenih v eno samo mrežo in napajajo velika območja - mesta, mesta, regije. Manjše so sposobne zagotoviti manjše stanovanjske površine ali posamezne hiše. Postaje so razvrščene po različnih kriterijih, na primer po funkcionalnosti:
- mobilni,
- stacionarni.
Po lokaciji:
- obalno
- na morju
- tla
- lebdeči.
Po vrsti gradnje:
- rotacijski,
- lopatica.
Krilne postaje so najbolj razširjene na svetu. So zelo učinkoviti in sposobni proizvesti dovolj velike količine električne energije za oskrbo porabnikov v celotni energetski industriji. Hkrati ima distribucija takšnih postaj specifično konfiguracijo in ni povsod.
Princip delovanja
Kot že omenjeno, imajo vetrne elektrarne rotorsko ali lopato zasnovo. Rotacijske postaje imajo praviloma naprave z. V mnogih pogledih so bolj priročni kot krilati, saj med delovanjem ne povzročajo veliko hrupa in ne zahtevajo namestitve v smeri vetra. Hkrati so zasnove rotorja manj učinkovite in se lahko uporabljajo na majhnih zasebnih postajah.
Naprave Wing so sposobne ustvariti največji učinek. Izkoriščajo nastalo energijo veliko bolj učinkovito kot rotacijski vzorci, vendar zahtevajo pravilno orientacijo glede na tok, kar pomeni prisotnost dodatnih naprav ali opreme.
Vse vrste delujejo po istem principu - tok vetra vrti gibljivi del, ki prenaša vrtenje na generator, zaradi česar se v sistemu tvori električni tok. Polni baterije, ki napajajo pretvornike, ki nastali tok pretvorijo v standardno napetost in frekvenco, primerno za potrošniške naprave.
Za oskrbo večjega števila porabnikov so posamezni vetrni generatorji povezani v sistem in tvorijo postaje - vetrne elektrarne.
Prednosti in slabosti vetrnih elektrarn
Prednosti vetrnih elektrarn vključujejo:
- neodvisnost od fosilnih virov;
- Uporablja se popolnoma brezplačen vir energije;
- okolju prijazna metoda - ne povzroča škode okolju.
Hkrati pa obstajajo tudi slabosti:
- neenakomernost vetra povzroča določene težave pri pridobivanju energije in sili uporabo velikega števila; baterije;
- vetrnice med delovanjem povzročajo hrup;
- nizka, zelo težko jo je povečati;
- stroški opreme in s tem električne energije so veliko višji od cene omrežne električne energije;
- Povračilo opreme se znatno zmanjša, ko se njena zmogljivost poveča. .
Uporaba majhnih postaj lahko zagotovi energijo omejenemu številu porabnikov, zato so za velika naselja ali regije potrebne velike naprave. Hkrati visokozmogljive vetrne elektrarne zahtevajo ustrezne tokove vetra in enakomernost njegovega gibanja, kar za naše razmere ni značilno. To je glavni razlog za nizko razširjenost vetrnih turbin v primerjavi z evropskimi državami.
Ekonomska upravičenost izgradnje vetrne elektrarne
Z ekonomskega vidika je gradnja vetrne elektrarne smiselna le v odsotnosti drugih načinov oskrbe z energijo. Oprema je zelo draga, vzdrževanje in popravila zahtevata stalne stroške, življenjska doba pa je omejena na 20 let, in to v evropskih razmerah. Za Rusijo se lahko to obdobje skrajša za najmanj tretjino. zato uporaba vetrnih elektrarn ekonomsko neučinkovito.
Po drugi strani pa ob popolni odsotnosti alternativnih možnosti ali ob optimalnih pogojih, ki zagotavljajo kakovostno in enakomerno delovanje vetrnih turbin, postane uporaba vetrnih elektrarn povsem sprejemljiv način oskrbe z energijo.
Pomembno! Govorimo posebej o velikih postajah, ki oskrbujejo celotne regije. Situacija z gospodinjskimi ali zasebnimi postajami je videti bolj privlačna.
Zmogljivost industrijskih postaj
Industrijske vetrne elektrarne imajo zelo visoko moč, ki lahko oskrbuje velika naselja ali regije. na primer Vetrna elektrarna Gansu na Kitajskem ima 7965 MW, Enercon E-126 proizvede 7,58 MW, in to ni meja.
Takoj je treba opozoriti, da govorimo o tem, da drugi modeli proizvajajo veliko manj energije. Če pa so vetrne elektrarne združene v velike elektrarne, lahko proizvedejo povsem zadostno količino električne energije. Skupni kompleksi proizvedejo skupno moč 400-500 MW, kar je mogoče zlahka primerjati s produktivnostjo hidroelektrarn.
Majhne postaje imajo skromnejše kazalnike in jih je mogoče obravnavati le kot točkovne vire, ki oskrbujejo omejeno število potrošnikov.
Vodilni svetovni proizvajalci
V številu najbolj znani proizvajalci vetrnih generatorjev in oprema za industrijo vetrne energije vključuje podjetja:
- Vestas,
- Nordex,
- Superveter
- Panasonic
- Ecotecnia,
- Vergnet.
Ruski proizvajalci še niso pripravljeni tekmovati s temi podjetji, saj vprašanje ustvarjanja visokokakovostnih in produktivnih vetrnih generatorjev v Rusiji še ni dovolj postavljeno.
Geografija uporabe
Vetrna energija je najbolj razširjena na zahodni obali Atlantika, predvsem v Nemčiji. Tam so najboljši pogoji - gladki in močni vetrovi, optimalni klimatski kazalci. Toda glavni razlog za široko uporabo vetrnih elektrarn v tej regiji je bilo pomanjkanje možnosti za gradnjo hidroelektrarn, zaradi česar so vlade držav v tej regiji prisilile k uporabi razpoložljivih metod za pridobivanje električne energije. Istočasno obstajajo naprave v baltski regiji, na Danskem in Nizozemskem.
Rusija na tem področju še vedno zaostaja, v zadnjem desetletju je bilo postavljenih komaj ducat vetrnih elektrarn. Razlog za ta zaostanek je v velikem razvoju hidroenergije in pomanjkanju ustreznih pogojev za obratovanje industrijskih vetrnih elektrarn. Vse več pa je proizvodnja malih naprav, ki lahko z energijo oskrbujejo posamezna posestva.
Dejstva in napačne predstave
Majhna razširjenost vetrnih elektrarn in pomanjkanje izkušenj z njimi sta botrovala številnim napačnim predstavam o lastnostih in vplivu vetrnih elektrarn na človeško telo. Zato je splošno razširjeno prepričanje, da je raven hrupa, ki ga proizvaja delujoči vetrni generator, neobičajno visoka. Res je nekaj hrupa, vendar je njegova raven veliko nižja, kot se običajno verjame. Tako hrup industrijskih modelov na razdalji 200-300 m uho zaznava na enak način kot zvok delujočega gospodinjskega hladilnika.
Drugi problem, ki ga neupravičeno pretiravajo, je ustvarjanje nepremostljivih motenj radijskih in televizijskih signalov. Ta težava je bila odpravljena, preden so uporabniki izvedeli zanjo - vsaka zmogljiva industrijska vetrnica je opremljena z visokokakovostnim filtrom radijskih motenj, ki lahko popolnoma odpravi vpliv naprave na radijske valove.
Ljudje, ki živijo v bližini turbin, bodo nenehno v območju utripanja senc. To je izraz, ki se nanaša na neprijeten občutek utripajočih svetlobnih zaslonov. Rotirajoče rezilo ustvarja ta učinek, vendar je njegov pomen močno pretiran. Tudi najbolj občutljivi ljudje se vedno lahko preprosto obrnejo stran od turbine, če so slučajno blizu nje.
O delovanju vetrnih elektrarn, njihovem vplivu na človeško telo in okoliško naravo obstajajo tudi druga, namišljena in povsem resnična dejstva. Nekatere med njimi so navadne govorice, druge so tako pretirane, da si sploh ne zaslužijo razprave. Vetrna energija je polnopravna industrija, ki lahko reši vprašanja oskrbe z energijo tako v velikem obsegu kot v mejah majhne podeželske hiše.
Zasebne vetrne elektrarne
Za Rusijo je najbolj pereče vprašanje razdelitev majhnih postaj, ki oskrbujejo eno hišo ali posestvo. Gradnja velikih vetrnih elektrarn v podnebnih razmerah naše države je nepraktična in nedonosna. Največja vrednost vetrnih turbin je v zmožnosti zagotavljanja energije zaostalim ali oddaljenim skupnostim, kjer ni povezave z omrežjem.
Za takšna območja je uporaba majhnih zasebnih postaj najboljši način za rešitev problema, saj delovanje vetrne elektrarne ne zahteva zagotavljanja goriva, naprava je enostavna in jo je enostavno popraviti. Opremljanje takšnih regij z dodatno opremo je veliko enostavnejše in cenejše kot dodelitev velikih sredstev za postavitev daljnovodov, zlasti ko gre za gorska območja. Majhne vetrne turbine lahko proizvedejo zadostne količine energije brez potrebe po vzdrževanju ali stroških goriva, zaradi česar so zelo obetavna in privlačna rešitev problema.
Pregled cen priljubljenih modelov
Stroški vetrnih generatorjev so visoki. Ta trenutek je najtežje premagljiv za širjenje tehnologij vetrne energije. Številni lastniki domov bi radi na svoje posestvo postavili vetrne turbine, a nimajo sredstev za nakup. Namestitev, ki lahko osvetli območje, stane približno 100 tisoč rubljev.
Močnejša zasnova, ki vam omogoča oskrbo z električno energijo v koči, bo stala 250 tisoč.
Vetrna elektrarna, ki lahko napaja majhno kmetijo, stane približno 500 tisoč rubljev. In to ni meja. Pri takih cenah ni mogoče pričakovati hitrega širjenja vetrnih generatorjev, zato je vse upanje na pojav domačih modelov, ki lahko rešijo vprašanje visokih stroškov opreme. Lahko pa kupite razmeroma poceni kitajski model. Takšnih naprav ni mogoče popraviti, saj so dejansko za enkratno uporabo, vendar je njihova cena veliko nižja od stroškov zahodnih modelov podobne moči.
Kako narediti vetrno elektrarno?
Visoki stroški industrijskih modelov prisilijo ljudi, ki znajo uporabljati orodja in imajo določeno znanje, da ustvarijo domače vetrnice. Stroški takšne naprave so neprimerljivi s stroški tovarniških modelov, učinek domačih izdelkov pa pogosto presega zmogljivost priznanih tujih izdelkov.
Za izdelavo postaje boste potrebovali:
- komplet opreme - krmilnik polnjenja, pretvornik, baterija;
- generator, ki lahko deluje pri nizkih vrtljajih. Najpogosteje se uporabljajo avtomobilski ali traktorski generatorji, ki so bili nekoliko posodobljeni;
- vetrnica - vrtljivi rotor, nameščen na jamboru ali podstavku zahtevanih dimenzij.
Opremo za postajo je mogoče sestaviti neodvisno ali kupiti že pripravljeno. Izdelava generatorja iz končane naprave traja en dan (če imate idejo, kaj je treba narediti). Vetrnica je narejena iz odpadnega materiala - kovinskih sodov, pločevine itd.
Vsi konstrukcijski elementi so sestavljeni, sistem je zagnan, ocenjene so njegove značilnosti in po potrebi izvedene potrebne spremembe. Vetrnico, sestavljeno z lastnimi rokami, je mogoče popraviti brez težav, saj je njena celotna zasnova znana mojstru, kot pravijo, do zadnjega vijaka.
Obratovanje vetrne elektrarne ne zahteva posebnih stroškov, vse investicije se izvedejo naenkrat. Življenjska doba sistema je izračunana na 20 let, vendar je pri lastni izdelavi praktično neomejena, saj je posodobitev ali popravilo konstrukcije možno kadar koli.
Minerali, pridobljeni iz globin zemlje in jih človeštvo uporablja kot vir energije, na žalost niso neomejeni. Vsako leto se njihova vrednost poveča, kar je razloženo z zmanjšanjem ravni proizvodnje. Alternativna in rastoča možnost oskrbe z energijo so vetrne elektrarne za dom. Oni omogočajo pretvorbo vetrne energije v izmenični tok, ki omogoča zagotavljanje vseh električnih potreb vseh gospodinjskih aparatov. Glavna prednost takšnih generatorjev je njihova absolutna okolju prijaznost, pa tudi brezplačna uporaba električne energije neomejeno število let. Katere druge prednosti ima vetrni generator za dom, pa tudi značilnosti njegovega delovanja, bomo razpravljali še naprej.
Že stari ljudje so opazili, da je veter lahko odličen pomočnik pri izvajanju številnih del. Mlini na veter, ki so omogočali spreminjanje žita v moko brez porabe lastne energije, so postali predniki prvih vetrnih generatorjev.
Vetrne elektrarne sestavljajo številni generatorji, ki so sposobni sprejemati, pretvarjati in shranjevati vetrno energijo v izmenični tok. Brez težav lahko celotno hišo oskrbijo z elektriko, ki se pojavi od nikoder.
Vendar je treba povedati, da stroški opreme in njihovo vzdrževanje niso vedno cenejši kot stroški centralnih električnih omrežij.Prednosti in slabosti
Preden se torej pridružite zagovornikom brezplačne energije, se morate zavedati, da imajo vetrne elektrarne poleg prednosti tudi določene slabosti. Na pozitivni strani Uporabo vetrne energije v vsakdanjem življenju lahko ločimo na naslednji način:
- metoda je popolnoma okolju prijazna in ne škoduje okolju;
- enostavnost oblikovanja;
- enostavnost uporabe;
- neodvisnost od električnih omrežij.
Domači mini generatorji lahko bodisi delno zagotavljajo električno energijo bodisi postanejo njen polnopravni nadomestek in se spremenijo v elektrarne.
Vendar pa ne smemo pozabiti na pomanjkljivosti, ki so:
- visoki stroški opreme;
- vračilo se zgodi ne prej kot po 5-6 letih uporabe;
- sorazmerno majhni faktorji učinkovitosti, zaradi česar trpi moč;
- zahteva drago opremo: baterijo in generator, brez katerih postaja ne more delovati v brezvetrju.
Da ne bi zapravili veliko denarja, morate pred nakupom vse potrebne opreme oceniti donosnost elektrarne. Če želite to narediti, izračunajte povprečno moč hiše (to vključuje moč vseh uporabljenih električnih naprav), število vetrovnih dni na leto in ocenite tudi območje, kjer bodo vetrne turbine.
Glavni strukturni elementi
Enostavnost gradnje elektrarne je razložena s primitivnostjo strukturnih elementov.
Za uporabo vetrne energije, te podrobnosti boste potrebovali:
- vetrne lopatice - zajemajo tok vetra, prenašajo impulz na vetrni generator;
- vetrni generator in krmilnik - pomagajo pretvoriti impulz v enosmerni tok;
- baterija – hrani energijo;
- inverter - pomaga pretvoriti enosmerni tok v izmenični.
Vetrne elektrarne (VE) pretvarjajo energijo premikajočih se atmosferskih mas, ki je tako ali drugače na voljo povsod po svetu, neposredno v električno energijo. Prav to je osnova pozitivnega ekonomskega in okoljskega učinka uporabe vetrnih turbin.
Prednosti vetrne energije
Sodobne tehnološke rešitve omogočajo proizvodnjo vetrnih generatorjev z močjo od nekaj kW do več sto MW.. To pomeni, da lahko vetrne turbine oskrbujejo z električno energijo tako celotna industrijska območja kot posamezne stanovanjske koče. Vetrna energija ima poleg čisto ekonomskih prednosti še eno nesporno prednost – bistveno nižji pritisk na ekologijo in biosfero Zemlje. Zato avtoritativno spletno mesto “Alternative Energy” (http://altenergiya.ru/) upravičeno potrjuje globoke misli V.V. Vernadskega, izražene že sredi dvajsetega stoletja:
… prodaja malih vetrnih elektrarn, ki lahko izkoriščajo vetrno energijo v skoraj vseh regijah (tudi tam, kjer ni dovolj vetrne energije za industrijsko uporabo), nenehno narašča. Predvideva se, da se bodo tovrstni alternativni viri energije vse bolj uporabljali, tako javno kot zasebno, dokler ne bodo dokončno izpodrinili tradicionalne energije, ki temelji na fosilnih gorivih.
Ekonomske prednosti vetrne energije v gospodinjstvih (naprave z zmogljivostjo 3–15 kW) vključujejo naslednje dejavnike:
- Neusahljiv vir energije;
- Ekološka čistost energije;
- Hitrost gradnje vetrne turbine;
- Kratka doba vračila kapitalskih naložb;
- Za namestitev opreme niso potrebna posebna mesta.
Pomanjkljivost majhnih vetrnih turbin je praktično en dejavnik - neposredna odvisnost proizvedene moči od tlaka zračnega toka, ki v večini regij Zemlje ni stabilen. Zato je za stabilno in kakovostno napajanje gospodinjskih aparatov potrebna dodatna oprema, kot so baterije in polprevodniški usmerniki.
Študija energetskega potenciala ozemlja
Če pogledamo v prihodnje 21. stoletje, je očitno pomanjkanje alternative razvoju vetrne energije. Zato se v razvitih državah izvajajo študije o potencialu ozemelj z namenom njihove uporabe za gradnjo velikih vetrnih turbin.
Postaje alternativne energije običajno zasedajo velike površine. V skladu s tem je najprej pozornost namenjena takim področjem, ki jih tudi dolgoročno ni mogoče vključiti v druge gospodarske dejavnosti:
- Puščave;
- Gorske višine;
- Regal cone;
- Obalna območja morij in oceanov in drugo.
Zlasti priljubljeni internetni vir windypower.blogspot.com/p/blog-page_8642.html ponuja naslednje informacije:
Izvedena je predhodna študija potenciala območja. Anemometri so nameščeni na nadmorski višini od 30 do 100 metrov in eno do dve leti zbirajo podatke o hitrosti in smeri vetra. Pridobljene informacije je mogoče združiti v zemljevide razpoložljivosti vetrne energije. Takšne kartice omogočajo potencialnim vlagateljem, da ocenijo stopnjo donosnosti naložbe v projekt
Zmogljivosti industrijskih vetrnih elektrarn
Industrijske vetrne turbine so na voljo v različnih zmogljivostih, odvisno od energetskega potenciala določenega območja. Sodobne tehnologije omogočajo množično proizvodnjo tudi nestandardizirane generatorske opreme z vračilno dobo 3 – 5 let..
Danes se največja kopenska vetrna elektrarna nahaja na prelazu Tehachapi v Kaliforniji. Njena skupna moč, primerljiva z močjo velikih termoelektrarn, je že 1550 MW. V prihodnosti je predvideno povečanje instalirane moči vetrne elektrarne ALTA na 3000 MW. Uporablja vetrne turbine 1,5 in 3,0 MW.
Sile, ki imajo v lasti velike pasove, dejavno razvijajo vetrno energijo na morju. Na tem področju prednjačita Danska in Velika Britanija. Takšne vetrne elektrarne so nameščene 10–50 km od obale v morju s majhno globino in so zelo učinkovite, ker tam pihajo stalni morski vetrovi. Največja vetrna elektrarna med tistimi, ki delujejo na obalnih območjih sveta, je britanska postaja London Array z delovno zmogljivostjo 630 MW.
Razvijajo se tudi eksotične vrste vetrnih elektrarn, kot so lebdeče in lebdeče. Zaenkrat so to naprave z enim ali majhno skupino generatorjev z zmogljivostjo 40–100 kW. Toda sčasoma se načrtuje povečanje zmogljivosti enot v plavajočih elektrarnah na 6,3 MW. Predvsem danska in italijanska podjetja so se takim zmogljivostim že približala.
Vetrne elektrarne za oskrbo z elektriko za koče in mala podjetja ter njihove cene.
Da bi v celoti pokrili potrebe podeželske hiše, majhne kmetije, restavracije ali tržnice, je dovolj, da imate napravo z zmogljivostjo 20 kW ali celo manj. Za stanovanjski objekt je na primer nazivna moč generatorja izbrana v višini 1 kW na 12 m2 površine, če zimska temperatura ne pade pod 18 C ob povprečni dnevni hitrosti vetra 6,3 m/s oz. več.
Stroški elektrarne za domače potrebe in mala podjetja so odvisni od nazivne moči električnega generatorja in znašajo približno 50 tisoč rubljev na 1 kW za vetrne elektrarne do 3 kW, 40 tisoč rubljev/kW za vetrne elektrarne do 10 kW in okoli 30 tisoč rubljev/kW – za vetrne elektrarne nad 10 kW.
Povračilna doba za avtonomno elektrarno je 5 - 7 let, tako da lahko 1 kW instalirane nazivne moči generatorja na leto proizvede toliko energije, kolikor je enako kurjenju 2 ton visokokakovostnega premoga.. Zlasti vetrna turbina ESO-0020 z nazivno električno močjo 20 kW, predstavljena na spletnem mestu »Izobraževalni materiali VGUES (http://abc.vvsu.ru/), ima naslednje parametre:
- Cena električne energije je 0,02 USD/kWh;
- Letna proizvodnja električne energije energija - več kot 70.000 kWh;
- Obdobje vračila - do 7 let;
- Življenjska doba - 20 let.
Video
– posebej izdelane naprave, v katerih se energija vetra pretvarja v električno energijo. Vsak dan postajajo bolj priljubljeni. Z uporabo naravnih in predvsem obnovljivih virov energije so priročne in enostavne vetrne elektrarne, tako imenovane vetrne turbine, odlična alternativa tradicionalnim elektrarnam, predvsem v zasebnih domovih.
Uporaba vetrne energije
Mlini na veter oziroma princip njihovega delovanja so bili v dvajsetih letih prejšnjega stoletja nezasluženo pozabljeni. Vendar se moč vetra že takrat ni uporabljala za pridobivanje električne energije. Poganjal je mlinske kamne, uporabljal se je kot pogon za jadrnice, kasneje pa je zagnal črpalke za črpanje vode v rezervoarje, torej jo pretvarjal v mehansko energijo.
Vetrna energija se je začela hitro razvijati v poznih šestdesetih letih prejšnjega stoletja. V tem času je prišlo do katastrofalnega pomanjkanja tradicionalnih energetskih virov, poleg tega so njihove cene močno narasle, okoljski problemi, povezani z njihovo uporabo, pa so postajali vse bolj pereči.
Spodbujal uporabo alternativnih virov električne energije, vključno z vetrno energijo, in tehnološki napredek. Pojavili so se novi visoko trdni in dokaj lahki materiali, ki omogočajo gradnjo stolpov do višine 120 m in ogromnih rezil.
Vetrovi, ki pihajo v številnih regijah planeta, lahko vrtijo turbine elektrarn z zadostno hitrostjo, da zagotovijo energijo zasebnim domovom, majhnim kmetijam ali šolam na podeželju.
A v vsakem sodu medu je vsaj ena muha v mazilu. Vetra ni mogoče nadzorovati, ne piha vedno, še posebej v isto smer in z enako hitrostjo. Tehnološki napredek ne miruje. Če danes vetrne elektrarne za zasebni dom, ki proizvajajo na stotine kilovatov električne energije, niso več redkost, bodo morda jutri postaje z zmogljivostjo več deset megavatov postale običajne. Vsekakor že obstajajo vetrne elektrarne z močjo 5 MW ali več.
Prednosti in slabosti vetrnih elektrarn
Vetrne elektrarne imajo poleg izkoriščanja brezplačne vetrne energije in neodvisnosti od zunanjih virov električne energije še nekaj pomembnih prednosti. Pri skladiščenju in odlaganju odpadkov ni okoljskega problema, sam način pridobivanja energije pa je eden najbolj okolju prijaznih. Da ne omenjamo, kako estetsko izgleda vetrnica proti nebu, je njena prednost lahko šteti, da je namestitev lahko stacionarna ali mobilna.
Poleg tega je danes že mogoče izbrati vetrno elektrarno ustreznega modela in moči ali uporabiti napravo, ki združuje uporabo več virov energije, tradicionalnih in alternativnih. To je lahko dizelska ali sončna vetrna elektrarna. 
Vetrne elektrarne imajo tudi slabosti. Prvič, so tako hrupni, da morajo biti velike instalacije ponoči izklopljene. Drugič, pogosto motijo zračni promet ali radijske valove. Tretjič, postaviti jih je treba na resnično velika območja. In obstaja še ena pomembna pomanjkljivost rezilnih struktur - med množičnimi sezonskimi migracijami ptic jih je treba izklopiti.
Vrste vetrnih elektrarn
Glede na funkcionalnost lahko vetrne elektrarne delimo na stacionarne in mobilne oziroma mobilne. Močne stacionarne naprave zahtevajo celo vrsto pripravljalnih del, vendar so sposobne akumulirati dovolj električne energije v baterijah za uporabo v mirnem vremenu.
Mobilne elektrarne so enostavnejše zasnove, nezahtevne, enostavne za namestitev in upravljanje. Običajno se uporabljajo za napajanje električnih naprav ali na potovanju. 
Po zasnovi ločimo rotorske in rotorske vetrne elektrarne.
Glede na lokacijo postavitve vetrnih elektrarn so:
- tla. Nameščeni so na višjih nadmorskih višinah in so danes najpogostejši;
- obalno. Zgrajeni so v obalnem pasu morij in oceanov, kjer nenehno pihajo vetrovi zaradi neenakomernega segrevanja kopnega in vode;
- na morju. Zgrajeni so v morju na razdalji 10-15 km od obale, kjer nenehno pihajo morski vetrovi;
- lebdeči. Prav tako se nahajajo na približno enaki razdalji od obale kot morske, vendar na plavajoči ploščadi.
Glede na področja uporabe so vetrne elektrarne lahko industrijske ali domače.
Vetrne elektrarne z lopaticami
Krilne vetrne elektrarne, ki so vodilne na trgu vetrne energije, so postale že nekaj vsakdanjega. Na visokem sanu je nameščen nožni mehanizem z vodoravno osjo vrtenja, pretežno trikraki, njegova moč pa je odvisna od razpona rezil. Takšna enota doseže svojo največjo hitrost vrtenja, ko so lopatice pravokotne na tok vetra, zato njegova zasnova vključuje napravo za samodejno vrtenje osi vrtenja v obliki stabilizatorskega krila pri majhnih postajah in elektronski sistem za nadzor nihanja pri močnejših postaje. 
Impelerske vetrne elektrarne se med seboj razlikujejo predvsem po številu lopatic. Lahko so večkraki, dvokraki ali celo z enim rezilom in protiutežjo.
Rotacijske vetrne elektrarne
Rotacijske ali rotacijske vetrne elektrarne imajo navpično os vrtenja in niso odvisne od smeri vetra. To je pomembna prednost, če se uporabljajo površinski zračni tokovi. Pomanjkljivost vetrnih elektrarn te zasnove je uporaba večpolnih generatorjev, ki delujejo pri nizkih vrtljajih in niso v široki uporabi.
Te enote so nizke hitrosti in posledično ne povzročajo veliko hrupa. Poleg tega je njihova prednost preprostost električnih tokokrogov, ki jih ne zmotijo občasni ostri sunki vetra.
Strokovnjaki menijo, da so rotacijske vetrne elektrarne najbolj obetavne za vetrno energijo velikega obsega. Res je, da bi zavrteli takšno instalacijo, je treba nanjo uporabiti zunanjo energijo. Šele ko doseže določene aerodinamične parametre, iz motornega načina preklopi v generatorski način.
Kombinirani sistem veter-dizel
Slabost vetrnih elektrarn - neenakomerno oskrbo z električno energijo - v velikih omrežjih kompenziramo z velikim številom inštalacij.
To pomanjkljivost je mogoče nadomestiti tudi z uporabo kombiniranih sistemov, v katerih so posebne naprave, ki porazdelijo obremenitve med vetrno elektrarno (VE) in dizelskim motorjem. Zato lahko avtonomna omrežja majhne moči od 0,5 do 4 MW v kombinaciji z dizelskim motorjem delujejo zanesljivo in enakomerno.
Sodobna oprema, ki prihrani približno 65% tekočega goriva na leto, vam omogoča, da po potrebi priključite ali odklopite dizelski motor v samo nekaj sekundah.
Domače in industrijske vetrne elektrarne
Gospodinjske vetrne elektrarne imajo moč od 250 W do 15 kW in lahko delujejo v povezavi s sončnimi kolektorji, z ali brez baterije.
Električna energija, proizvedena v gospodinjskih vetrnih elektrarnah, je precej draga, vendar se pogosto zgodi, da drugih virov preprosto ni.
Domače vetrne elektrarne v Rusiji se proizvajajo z generatorjem enosmernega toka, ki polni baterije z zmogljivostjo do 800 A/h. Iz takšnih baterij lahko delujejo vsi gospodinjski aparati v hiši: TV, električni kotliček itd.
Postopek polnjenja baterij po odklopu tovora je lahko precej dolg, odvisno od moči vetra in moči generatorja.
Na ruskem trgu so tudi tuje domače vetrne elektrarne, ki so precej drage, vendar praviloma proizvedejo manj kot polovico nazivne moči.
Industrijske vetrne elektrarne imajo bistveno večjo moč in so običajno združene v eno omrežje.
Zasebne vetrne elektrarne imajo praviloma moč od 3 do 5, redkeje 10 kW. Če povprečna letna hitrost vetra v regiji doseže 3-4 m / s, lahko taka vetrna elektrarna oskrbuje z električno energijo povprečno podeželsko hišo, bencinski servis ali majhno kavarno.
Glavne značilnosti vetrne elektrarne
Nazivna moč je glavni pokazatelj, ki označuje vse elektrarne, vetrne elektrarne niso izjema. Določen je z močjo, ki jo generator proizvede pri povprečni hitrosti vetra 12 m/s, in je odvisen od tipa postaje.
Naslednji pomemben indikator je nazivna napetost vetrne elektrarne, ki jo proizvaja generator. Lahko je 220 V, 12 V ali 24 V.
Električna moč generatorja je odvisna od moči turbine. Ker je moč turbine višja, večji je njen premer in s tem močnejši jambor, je ta indikator pomemben pri izbiri in izračunu konstrukcije jambora.
Vetrna turbina ima še več lastnosti. Pomembna je njegova zmogljivost – to je količina električne energije, ki jo naprava proizvede na leto. Pri izbiri vetrne elektrarne je treba poznati največjo hitrost vetra, ki jo turbina prenese, in njeno minimalno (začetno) hitrost, pri kateri se začne vrteti. Pri izbiri ima vlogo tako hitrost vrtenja turbine kot število lopatic.
Načelo delovanja in zasnova vetrnih elektrarn
Pri vetrni elektrarni zračni tok vrti kolo z lopaticami, s katerega se navor prenaša na druge mehanizme. Večje kot je kolo, večji pretok zraka zajame in se zato hitreje vrti.
V fizikalnem smislu se linearna hitrost vetra pretvori v kotno hitrost vrtenja osi generatorja, ta pa rotacijsko gibanje pretvori v električno energijo, ki jo preko krmilnika prenaša na baterije. Na izhodu iz naprave je električna energija že primerna za domačo uporabo.
To pomeni, da je mala vetrna elektrarna sestavljena iz turbine, lopatic, repa (vrtljivega mehanizma), jambora z zateznimi kabli, baterij, regulatorja polnjenja in pretvornika, ki pretvarja 12 V v 220 V. 
Poleg teh naprav ima industrijska vetrna elektrarna še sisteme za spremljanje smeri in hitrosti vetra, stanje vetrnega generatorja in zaščito pred udari strele. Poleg tega jambor ne zmore večjih obremenitev, zato ga nadomesti stolp, v katerem je vsa dodatna oprema.
Zasnova vetrne elektrarne
Glavni pokazatelj, ki vam omogoča odločitev o uporabi vetrne elektrarne, je povprečna letna hitrost vetra, ki mora biti najmanj 5 m/s. Res je, da danes že obstajajo enostavno pospešene vetrne elektrarne, namenjene oskrbi zasebnih gospodinjstev z električno energijo, ki začnejo delovati pri najmanjši hitrosti zračnega toka 3,5 m/s.
Za določitev tega indikatorja se uporabljajo posebni zemljevidi vetra.
Meritve hitrosti vetra so bile opravljene v različnih podnebnih območjih Rusije, da bi ugotovili, kako učinkovite so vetrne elektrarne. Vetrne turbine in postaje že delujejo v Kaliningrajski regiji, na Komandirskih otokih, v Murmansku, Republiki Saha (Jakutija) in v Baškortostanu.
Ko se odločate za namestitev vetrne elektrarne ali zasebne vetrne elektrarne, se morate najprej obrniti na strokovnjake, da izvedejo raziskavo o smeri in moči vetra z anemometri in sestavijo zemljevide razpoložljivosti njegove energije. Na podlagi teh podatkov se izračuna in razvije zasnova vetrne turbine ali postaje, sestavljene iz več naprav, njeni tehnični in geometrijski parametri.
Brez investitorjev je nemogoče zgraditi industrijsko vetrno elektrarno dovolj velike zmogljivosti, kompetentno izvedeni izračuni in izdelan projekt pa bodo omogočili določitev vračilne dobe projekta in privabljanje dodatnih finančnih sredstev.
Zasebne vetrne elektrarne
Po bistveno podcenjenih statističnih podatkih, ki ne upoštevajo izoliranih oddaljenih zgradb in objektov, približno 30% zasebnih gospodinjstev na podeželju, kjer je polaganje električnih omrežij iz ekonomskih razlogov nemogoče, nima oskrbe z električno energijo. Ni povsod niti generatorjev na tekoča goriva. In to v 21. stoletju!
Raziskave so pokazale, da je mogoče vetrne elektrarne različnih zmogljivosti namestiti v številnih regijah severa in skrajnega severa, na Sahalinu in Kamčatki, v Spodnji Volgi, v Sibiriji, Kareliji in na Severnem Kavkazu.
Na izbiro vgradnje vplivajo potrebe kupca. Če morate zagotoviti delovanje kmetijskih strojev, se bo vetrni generator majhne moči spopadel s to nalogo. Če morate elektrificirati celotno stavbo, namestiti ulično razsvetljavo, zagotoviti ogrevanje hiše, morate izvesti projekt vetrne elektrarne.
Poleg povprečne mesečne hitrosti vetra in njegove smeri je treba izračunati povprečno mesečno porabo in konično obremenitev električne energije. Takšne izračune je mogoče enostavno narediti neodvisno, če želite.
Obstaja še en kazalnik, ki vpliva na stroške opreme in namestitev vetrnih turbin. To je višina jambora. Višja kot je konstrukcija, večja je hitrost vetra in dražja je. Optimalna višina jambora je po mnenju strokovnjakov 10-krat večja od najvišjega drevesa ali zgradbe v radiju 100 m.
DIY vetrna elektrarna
Za delovanje električne črpalke, televizorja, razsvetljave ali drugih električnih naprav z nizko porabo energije v poletni koči lahko sami naredite vetrno elektrarno, če imate nekaj znanja o elektrotehniki.
Danes v Evropi naraščajo kapitalske naložbe v gradnjo velikih vetrnih elektrarn. Množična gradnja zniža strošek enega kilovata in ga približa ceni električne energije, pridobljene iz tradicionalnih virov.
Zasnova vetrnih elektrarn se nenehno izboljšuje, izboljšujejo se aerodinamične in električne lastnosti ter zmanjšujejo izgube.
Vetrne elektrarne za domove po mnenju ekonomistov postajajo stroškovno najučinkovitejši energetski projekti. V prihodnosti obljubljajo neodvisnost od negativnih trendov na tem trgu.
Neusahljiva energija, ki jo s seboj nosijo zračne mase, že od nekdaj pritegne pozornost ljudi. Naši pradedje so se naučili veter izkoriščati v jadra in kolesa mlinov na veter, nakar je dve stoletji brezciljno hitel po širnih zemeljskih prostranstvih.
Danes se je zanj spet našlo koristno delo. Vetrni generator za zasebno hišo je iz tehnične inovacije postal dejanski dejavnik našega vsakdana.
Oglejmo si podrobneje vetrne elektrarne, ocenimo pogoje za njihovo donosno uporabo in razmislimo o obstoječih sortah. V našem članku bodo domači mojstri prejeli informacije za razmislek o temi samomontaže vetrnice in naprav, potrebnih za njeno učinkovito delovanje.
Kaj je vetrni generator?
Načelo delovanja domače vetrne elektrarne je preprosto: zračni tok vrti lopatice rotorja, nameščene na gredi generatorja, in ustvarja izmenični tok v njegovih navitjih. Proizvedena električna energija se shranjuje v baterije in jo po potrebi uporabljajo gospodinjski aparati. Seveda je to poenostavljen diagram delovanja domače vetrnice. Praktično jo dopolnjujejo naprave za pretvorbo električne energije.
Takoj za generatorjem v energetski verigi je krmilnik. Pretvarja trifazni izmenični tok v enosmerni in ga usmerja za polnjenje baterij. Večina gospodinjskih aparatov ne more delovati s konstantno močjo, zato je za baterijami nameščena druga naprava - inverter. Izvaja obratno operacijo: enosmerni tok pretvori v gospodinjski izmenični tok z napetostjo 220 voltov. Jasno je, da te transformacije ne potekajo brez sledi in odvzamejo precej spodoben del prvotne energije (15-20%).
Če je vetrnica povezana s sončno baterijo ali drugim generatorjem električne energije (bencin, dizel), je tokokrog dopolnjen s samodejnim stikalom (ATS). Ko je glavni vir toka izklopljen, aktivira rezervnega.
Za doseganje največje moči mora biti vetrni generator nameščen vzdolž toka vetra. V preprostih sistemih se izvaja princip vremenske lopatice. Da bi to naredili, je na nasprotnem koncu generatorja pritrjeno navpično rezilo, ki ga obrne proti vetru.
Močnejše instalacije imajo rotacijski elektromotor, ki ga krmili senzor smeri.
Glavne vrste vetrnih generatorjev in njihove značilnosti
Obstajata dve vrsti vetrnih generatorjev:
- Z vodoravnim rotorjem.
- Z navpičnim rotorjem.
Prva vrsta je najpogostejša. Zanj je značilna visoka učinkovitost (40-50%), vendar ima povečano raven hrupa in vibracij. Poleg tega njegova namestitev zahteva velik prosti prostor (100 metrov) ali visok jambor (od 6 metrov).
Generatorji z navpičnim rotorjem so energijsko manj učinkoviti (izkoristek je skoraj 3-krat nižji kot pri vodoravnih).
Njihove prednosti vključujejo preprosto namestitev in zanesljivo zasnovo. Nizka raven hrupa omogoča namestitev vertikalnih generatorjev na strehe hiš in celo na tla. Te naprave se ne bojijo zaledenitve in orkanov. Izstrelijo se iz šibkega vetra (od 1,0-2,0 m/s), vodoravna vetrnica pa potrebuje zračni tok srednje moči (3,5 m/s in več). Vertikalni vetrni generatorji so zelo raznoliki v obliki rotorja (rotorja).
Rotorska kolesa vertikalnih vetrnih turbin
Zaradi nizke hitrosti rotorja (do 200 vrtljajev na minuto) mehanska življenjska doba takšnih naprav znatno presega življenjsko dobo horizontalnih vetrnih generatorjev.
Kako izračunati in izbrati vetrni generator?
Veter ni zemeljski plin, črpan po ceveh, ali elektrika, ki neprekinjeno teče po žicah v naš dom. Je muhast in nestanoviten. Danes orkan odkriva strehe in lomi drevesa, jutri pa se umakne popolnemu zatišju. Zato morate pred nakupom ali izdelavo lastne vetrnice oceniti potencial zračne energije na vašem območju. Za to je treba določiti povprečno letno moč vetra. To vrednost lahko na zahtevo najdete na internetu.
Ko prejmemo takšno tabelo, poiščemo območje našega bivanja in pogledamo intenzivnost njegove barve ter jo primerjamo z ocenjevalno lestvico. Če je povprečna letna hitrost vetra manjša od 4,0 metrov na sekundo, potem nima smisla postavljati vetrnice. Ne bo zagotovil potrebne količine energije.
Če je moč vetra zadostna za postavitev vetrne elektrarne, lahko nadaljujete z naslednjim korakom: izbiro moči generatorja.
Če govorimo o avtonomni oskrbi z energijo doma, potem se upošteva povprečna statistična poraba električne energije 1 družine. Ta znaša od 100 do 300 kWh na mesec. V regijah z nizkim letnim potencialom vetra (5-8 m/s) lahko vetrna turbina z močjo 2-3 kW proizvede to količino električne energije. Upoštevati je treba, da je pozimi povprečna hitrost vetra večja, zato bo proizvodnja energije v tem obdobju večja kot poleti.
Izbira vetrnega generatorja. Približne cene
Cene za vertikalne domače vetrne generatorje z zmogljivostjo 1,5-2,0 kW so v razponu od 90 do 110 tisoč rubljev. Paket po tej ceni vključuje samo generator z lopaticami, brez droga in dodatne opreme (krmilnik, inverter, kabel, baterije). Celotna elektrarna vključno z montažo bo stala 40-60% več.
Stroški močnejših vetrnih turbin (3-5 kW) se gibljejo od 350 do 450 tisoč rubljev (z dodatno opremo in inštalacijskimi deli).
DIY mlin na veter. Zabava ali pravi prihranek?
Recimo takoj, da izdelava vetrnega generatorja z lastnimi rokami, ki je popolna in učinkovita, ni enostavna. Pravilen izračun vetrnega kolesa, prenosnega mehanizma, izbira generatorja, primernega za moč in hitrost, je ločena tema. Podali bomo le kratka priporočila o glavnih fazah tega procesa.
Generator
Avtomobilski generatorji in elektromotorji pralnih strojev z direktnim pogonom za ta namen niso primerni. Sposobni so proizvajati energijo iz vetrnega kolesa, vendar bo to nepomembno. Za učinkovito delovanje samogeneratorji potrebujejo zelo visoke hitrosti, ki jih vetrnica ne more razviti.
Motorji za pralne stroje imajo še en problem. Tam so feritni magneti, vendar vetrni generator potrebuje učinkovitejše - neodimove. Postopek samonamestitve in navijanja tokovnih navitij zahteva potrpljenje in visoko natančnost.
Moč naprave, ki jo sestavite sami, praviloma ne presega 100-200 vatov.
V zadnjem času so med domačimi mojstri postala priljubljena motorna kolesa za kolesa in skuterje. Z vidika vetrne energije so to močni neodimski generatorji, ki so optimalno primerni za delo z navpičnimi vetrnimi kolesi in polnjenje baterij. Iz takega generatorja lahko pridobite do 1 kW vetrne energije.
Motorno kolo - že pripravljen generator za domačo vetrno elektrarno
Vijak
Najlažji za izdelavo so jadralni in rotorski propelerji. Prvi je sestavljen iz lahkih ukrivljenih cevi, nameščenih na osrednji plošči. Čez vsako cev se potegnejo rezila iz trpežne tkanine. Velika vetrnost propelerja zahteva pritrditev lopatic na tečajih, tako da se med orkanom zložijo in se ne deformirajo.
Konstrukcija rotacijskega vetrnega kolesa se uporablja za navpične generatorje. Je enostaven za izdelavo in zanesljiv pri delovanju.
Domače vetrne generatorje z vodoravno osjo vrtenja poganja propeler. Domači obrtniki ga sestavijo iz PVC cevi s premerom 160-250 mm. Rezila so nameščena na okrogli jekleni plošči z montažno luknjo za gred generatorja.
