Vi väljer och installerar en vindgenerator för ett privat hus

Världstillverkare av vindkraftverk

1. Suzlon Energy är en ledande tillverkare av vindkraftverk inte bara i Asien utan över hela världen. Företaget sysselsätter tretton tusen specialister som arbetar på tio fabriker i Indien, Belgien, USA och Kina. Det första vindturbinen tillverkades 1996 och redan 2000 konstruerades det första kraftverket. Tillväxten i produktionsvolymer, i enlighet med marknadens krav, började öka betydligt under 2006. För närvarande är det indiska företaget rankat på sjätte plats när det gäller produktens prestanda.
2. Sedan 2007 har den tyska tillverkaren ENERCON GmbH varit ledande i världens länder och i Tyskland, där mer än femtio procent av marknaden finns. De första produkterna rullade av löpande bandet redan 1986. För närvarande finns fabriker i Indien, Sverige och Portugal.
3. Sinovel tillhör det första företaget i Kina att utveckla, designa, tillverka och sälja vindkraftsparker på land och till havs. Sinovel tillverkar turbiner för vindkraftverk från 1,5 till 6,0 megawatt. Produkterna är uppdelade i fyra linjer: SL1500, SL3000, SL5000, SL6000.
4. Vindkraftstillverkaren Vestas Wind Systems har fabriker i Danmark, Tyskland, Indien, Rumänien, Storbritannien, Spanien, Sverige, Norge, Australien, USA och Kina. Företaget producerar vindkraftverk med en rotordiameter på fyrtiosju till etthundrasextiofyra meter, med en kapacitet på 660 kW till 7 megawatt.

Att göra en väderkvarn med dina egna händer

Det huvudsakliga arbetet som ska utföras är tillverkning och installation av en roterande rotor. Först och främst bör du välja typ av struktur och dess dimensioner. Att känna till den nödvändiga kraften hos enheten och produktionskapaciteten hjälper till att bestämma detta.

De flesta av noderna (om inte alla) måste göras på egen hand, så valet kommer att påverkas av vilken kunskap skaparen av designen har, vilka enheter och enheter han är bäst bekant med. Vanligtvis görs först en provväderkvarn, med hjälp av vilken prestandan kontrolleras och strukturens parametrar specificeras, varefter de börjar tillverka en fungerande vindgenerator.

Val av vindkraftverk

Väderkvarnar av högsta kvalitet tillverkas i Tyskland, Frankrike och Danmark. Dessa länder tillverkar vindkraftverk för att leverera el till privata bostäder, gårdar, skolor och små butiker.I Ryssland, på grund av den låga kostnaden för el och det outtalade monopolet på försäljning av el, är vindkraftverk, solpaneler och andra typer av alternativ energi inte särskilt vanliga.

Mobil vindturbin är lämplig för oljeindustrin eller installationsteam som bygger på fälten (prototyp)

Men de höga kostnaderna för att ansluta fjärranslutna anläggningar till elnätet (det finns fortfarande byar som inte är elektrifierade), elakheter hos tjänstemän, långa procedurer för att gå runt och skaffa tekniska specifikationer från monopolföretag tvingar ägare att använda alternativ energi för sina anläggningar.

Först och främst måste du förstå att verkningsgraden för ett vindturbin är cirka 60%, det finns ett beroende av vindhastighet och periodiskt underhåll kommer att krävas. Om du ändå bestämmer dig för att välja ett vindkraftverk bör du veta det. Valet av en vindgenerator bör baseras på de specifika omständigheterna för dess tillämpning. Det finns nya utvecklingar och modeller: med ökad effektivitet, vertikal, horisontell, ortogonal, bladlös.

För företag eller ett privat hem kan dessa uppgifter finnas på projektet eller elräkningarna. Behöver du tillhandahålla el till stugan väljs en vindkraftsmodell på 1-3 kW, växelriktaren behöver låg effekt och du klarar dig utan batterier. Principen för att ha en dacha vindturbin är enkel: det finns vind - det finns elektricitet, ingen vind - vi arbetar i trädgården eller runt huset. Du kan göra en enkel vindgenerator själv, samla bara de nödvändiga materialen och koppla ihop dem.

För ett privat hus med permanent bostad kommer denna princip inte att fungera. När det ofta inte blåser bör särskild uppmärksamhet ägnas åt ackumulatorn.Detta kräver stor kapacitet. Men för att den ska laddas snabbare måste själva elgeneratorn också ha hög effekt. Det vill säga att installationens individuella noder är nära sammankopplade med varandra. En mer pålitlig kombination är en symbios med en dieselgenerator och solpaneler. Detta är en 100% garanti för tillgången på el i huset, men också dyrare.

Kommersiella vindkraftverk används nu flitigt. Den el som produceras med deras hjälp säljs till olika företag som saknar energiförsörjning. Typiskt består sådana kraftverk av flera vindkraftverk med olika kapacitet. Växelspänningen på 380 volt som genereras av dem matas direkt in i företagets elnät. Dessutom kan vindkraftverk användas för att ladda ett stort antal batterier, från vilka energin som omvandlas till växelspänning också matas in i elnätet.

Rysktillverkade vindkraftverk

I de flesta fall installerar företagare vindkraftverk, solpaneler och dieselgeneratorer för den egna produktionens behov. Att få tillstånd att sälja el i Ryssland är, ska vi säga, en annan historia. Efter en energibesiktning frigörs ström till exempel genom att byta ut belysningslampor mot lysdioder. Återbetalningstiden beräknas, i avsaknad av en budget kan moderniseringen delas upp i etapper.

Hur mycket kostar en vindgenerator

Priserna på rysktillverkade vindkraftverk är lägre än tyska, danska eller indiska. De billigaste kinesiska väderkvarnarna, även om deras kvalitet är mycket lägre.De enklaste vindkraftverken för privata hem kostar upp till 500 dollar. De kan användas för lokal kraftgenerering, men de kan inte lösa problemet med full strömförsörjning hemma. Kraftfullare vindkraftverk från 3 kW för att fullt ut förse ett hem med el kommer att kosta mer.

Ungefärlig kostnad för en uppsättning vindgeneratorer för ett hem:

• för ett litet privat (lant)hus, effekt 3 kW/72V, ekv. $1700-1800;
• för att tillhandahålla el till stugan, effekt 5 kW/120V, ekv. $4000;
• att tillhandahålla el till flera hus eller en gård, effekt 10 kW / 240V, ekv. $8500.

Vindkraftverk med en vertikal rotationsaxel för rysk produktion är särskilt efterfrågade. Bland fördelarna med denna utrustning:

1. små nödvändiga vindhastigheter för rotorrörelse;
2. oberoende av vindriktningen;
3. låg ljudbakgrund, ingen vibration;
4. Fågelsäker design
5. ingen tvångsstart krävs;
6. fungerar i alla väderförhållanden, med vilken vindstyrka som helst.

Komponenter och beräkningar

Byggkostnaden varierar kraftigt, beroende på väderkvarnens utformning och de komponenter som används. Det finns två huvudtyper av vindturbiner - med en horisontell rotationsaxel (måste placeras på en höjd, optimalt 25-35 m) och med en vertikal axel, som enkelt kan placeras på marknivå.

Förutom själva generatorn, för väderkvarnar med en horisontell rotationsaxel, krävs en rotor med blad, en växellåda och en vridbar svans samt ett skyddande hölje. Allt detta är vanligtvis monterat på en hög mast.Eftersom masten som regel är en ganska massiv och hög struktur, kommer det att vara nödvändigt att lägga en grund under den, samt att fixa den med ytterligare sträckkablar.

Utöver det totala priset för strukturen tillkommer kostnaden för installation med en kran. För att undvika konstruktionen av en hög och dyr mast, för små vindturbiner, använder allt oftare designalternativ med en vertikal rotationsaxel för rotorn, som kan arbeta på en lägre höjd vid vindhastigheter på 1 m/s . Men sådana system är relativt nya, så entydig statistik om deras drift har ännu inte ackumulerats. De ger mindre el, men de är mycket billigare och inte lika bullriga, de är lättare att göra med egna händer.

På marken, inomhus, finns en växelriktare för att omvandla likström från generatorn till växelström, en uppsättning batterier, frånskiljare och strömbrytare som behövs för att omfördela den mottagna elektriciteten och stänga av enheten i nödfall eller för reparation.

Den ungefärliga mängden energi som genereras under året av en väderkvarn med en horisontell rotationsaxel kan beräknas med följande empiriska formel: E = 1,64 * D * D * V * V * V. Var: E - el per år (kWh / år), D - rotordiameter (i meter), V - genomsnittlig årlig vindhastighet (Fröken). Efter det beräknar vi mängden och kostnaden för el som förbrukas av ditt hus per år och multiplicerar sedan de erhållna siffrorna med 25-30 år - väderkvarnens beräknade livslängd. Baserat på detta beräknar vi den erforderliga storleken på bladen och den ungefärliga totala kostnaden för strukturen, beroende på kostnaden för komponenterna.

Om masten kan byggas självständigt, är det lämpligt att köpa den elektriska utrustningen och själva väderkvarnen seriell, fabriksmonterad. Även om hantverkare upprepade gånger har visat exempel på egenbyggda vindturbiner för hemmet baserade på komponenter från andra enheter (bilelektriska generatorer, industriell utrustning, de lyckas till och med använda ombyggda elmotorer från hushållsapparater), använder hemmagjorda rotorblad och svans empennage.

Schema, metoder och tips är lätta att hitta på Internet eller specialiserade tekniska tidningar, men i det här fallet kommer allt ansvar för prestanda och säkerhet för det byggda vindkraftverket att ligga på dig.

Uppenbarligen, med en ökning av rotorbladens diameter och höjden på masten och följaktligen den större insamlade vindenergin, ökar den genererade kraften, men den slutliga kostnaden för strukturen ökar proportionellt.

Enligt olika uppskattningar är kostnaden för att bygga ett litet vindkraftverk för ett hem i intervallet 2-8 tusen dollar per 1 kW el. Om du inte har en centraliserad strömförsörjning hemma kommer en väderkvarn med största sannolikhet att kosta mindre än att själv lägga en kraftledning eller tanka en dieselgenerator.

Om det var tänkt som ett sätt att spara, överväga och dra slutsatser om dess nödvändighet för hemmet. Förresten, den el som genereras av stora industriella vindkraftverk per 1 kW är redan billigare än el som genereras av klassiska värmekraftverk. Kostnaden för el vid små vindkraftverk är något högre, men de senaste åren har den stadigt sjunkit.

I alla fall, om idag väderkvarnen visar sig vara olönsam, kasta inte bort beräkningarna som gjorts av dig själv - efter ett tag kan uppkomsten av nya modeller av generatorer med högeffektiva indikatorer, förändringar i eltariffer radikalt ändra ditt tidigare beslut .

Titta också på situationen med inmatningstaxan, som tillämpas i många länder. Enligt denna tariff kan el som genereras hemma med hjälp av alternativa källor, inklusive vindenergi, återföras till elnätet, mot en avgift för det. Utseendet på en inmatningstaxa i landet eller en förändring i dess hastighet kan avsevärt påverka återbetalningstiden för en väderkvarn och de besparingar som den ger hemmet.

Bästa användningssätten

Vinden blåser ojämnt, och den ökade elproduktionen med dess hjälp kommer sällan att sammanfalla med perioder med maximal förbrukning i huset. Därför är det önskvärt att du har möjlighet att ge den nödvändiga belastningen och använda all överskottsel som genereras av vindgeneratorn - för att värma vatten i pannan, elektriska värmare inuti huset som kompletterar värmesystemet, en pump i brunnen som pumpar in vatten i tanken på taket, eller för ännu mer exotiska uppgifter som att ladda batterierna i ett elfordon – de ska alla slås på automatiskt vid hård vind och med låg totalförbrukning.

I allmänhet, under förhållandena i det ryska klimatet med långa kalla vintrar och relativt låga vindhastigheter, är det mest energieffektiva och billigaste systemet en vindturbin med en vertikal rotationsaxel installerad på marknivå eller på en liten mast 5-10 m hög, höjer den över husets tak och kröner fruktträd. Väderkvarnen är direkt ansluten till en separat elvärmare och panna inomhus, utan strömomvandlare och batterier.

Det är fullt möjligt att implementera ett sådant system med dina egna händer, utan att involvera installatörer. I det här fallet producerar vindgeneratorn i huvudsak värme för att värma huset, vilket i sin tur fungerar som en dimensionslös värmeackumulator och låter dig inte oroa dig för mycket över oregelbundna förändringar i vindkraften, och fullt ut använder all elektricitet som genereras av vinden generator. Dessutom visar sig ett sådant system vara självreglerande - en stark vind kyler huset snabbare, men samtidigt gör det också möjligt för en tandem av en vindgenerator och en elektrisk värmare att värma det från insidan.

Typer av vindkraftverk

Två huvudtyper av väderkvarnar används, som har grundläggande skillnader:

• horisontell
• vertikal

I båda fallen talar vi om rotorns rotationsaxel. Utformningen av olika modeller av horisontella enheter skiljer sig lite från varandra, vilket representerar en slags hushållsfläkt eller propeller. Vertikala enheter har en mycket större variation av designtyper, utåt avsevärt olika från varandra. Låt oss överväga dem mer detaljerat:

Horisontella väderkvarnar

Horisontella strukturer är mer effektiva, eftersom de uppfattar vindflödet endast med arbetssidan av bladen.Trebladiga pumphjul används mest, men för små konstruktioner kan antalet blad ökas.

Det är horisontella strukturer som används för tillverkning av stora industriella konstruktioner med en enorm bladspann (mer än 100 m), som i kombination bildar ganska produktiva kraftverk. Västeuropas stater, som Danmark, Tyskland, de skandinaviska länderna, använder aktivt väderkvarnar för att förse befolkningen med energi.

Enheterna har en nackdel - de måste pekas mot vinden. För små vindgeneratorer löses problemet genom att installera en svans som ett flygplan, som automatiskt placerar strukturen i vinden. Stora modeller har en speciell styranordning som styr pumphjulets position i förhållande till flödet.

Vertikala strukturer

Vindgeneratorer av vertikal typ har lägre effektivitet, som ett resultat av vilket de används för att endast tillhandahålla energi till enskilda konsumenter - ett privat hus, en stuga, en grupp enheter etc. För egentillverkning är sådana enheter mest lämpliga, eftersom de har ett brett urval av designalternativ, de behöver inte klättra i en mycket hög mast (även om detta inte är kontraindicerat för dem).

Vertikala rotorer kan monteras av vilket material som helst, vilken typ som helst från en mängd välkända kan användas som ett prov:

• Savonius eller Darier rotorer
• modernare Tretyakov-rotor
• ortogonala mönster
• helikoida anordningar etc.

Det finns inget behov av att beskriva alla typer i detalj, eftersom deras antal ständigt ökar.Nästan alla nybyggnationer är baserade på en vertikal rotationsaxel och är avsedda för användning i privata hus eller gods. De flesta utvecklingar erbjuder sin egen lösning på huvudproblemet med vertikala enheter - låg effektivitet. Vissa varianter har ganska höga priser, men har en komplex skrovstruktur (till exempel Tretyakovs design).

Urvalsprinciper

Till att börja med formulerar vi problemet som vi åtar oss att lösa: varför exakt behöver du vindenergi, vilken process kommer det att ge. Med andra ord, vad blir konsumenten. Därefter processen att skapa ett projekt för en framtida vindturbin: du måste bestämma vilken typ det kommer att vara, hur exakt energi kommer att överföras till slutkonsumenten (elektrisk ström eller mekaniskt - i form av vridmoment, translationella rörelser, på något sätt annorlunda).

I artikeln kommer vi att prata om typerna av det viktigaste elementet i en vindturbin - rotorn, vi kommer att analysera för- och nackdelarna med varje alternativ. Vi kommer också att beröra ämnet att använda den genererade energin. Vi hoppas att denna information kommer att hjälpa dig vid designstadiet av enheten.

Vi hoppas att denna information kommer att hjälpa dig vid designstadiet av enheten.

Hur mycket kostar en vindgenerator för ett hus

Nedan finns priserna på vindkraftverk för hem och trädgård. Som regel ligger kraften hos sådana installationer i intervallet 5-50 kW.

• 3 kW, 48 volt. Både hjälp- och huvudströmförsörjning används. Energin som genereras av sådana modeller är tillräcklig för att säkerställa stugans livslängd. Priset är cirka 90 tusen rubel;
• 5 kW, 120 volt.Denna vindgenerator kommer att driva ett helt hus med ett stort antal elektriska apparater utan problem. Priset är 200-250 tusen rubel;
• 10 kW, 240 volt. Sådana vindkraftverk kan ge el till en gård eller flera bostadshus. Det finns många exempel när sådana installationer används för att generera energi i små stormarknader, garage, etc. Priset är cirka 400 tusen rubel;
• 20 kW, 240 volt. Detta är tillräckligt för att tillhandahålla el till någon vattendistributionsstation. Priset är cirka 750 tusen rubel;
• 30 kW, 240 volt. En sådan vindgenerator kommer att ge el till ett flerfamiljshus på 5-7 våningar. Installationskostnaden är cirka en miljon rubel;
• 50 kW, 380 volt. Sådana installationer används inom industrin. De är inte lämpliga för hemmabruk. Priset är mer än 3 miljoner rubel.

Fält av vindturbiner

Fördelar och fördelar med vindkraftsparker

• Gratis förnybar energi. Vindenergi är förnybar och gratis. Väderkvarnar släpper inte ut koldioxid₂ eller andra skadliga ämnen. Vinden är en idealisk och oändlig energikälla. Byggandet av fler vindkraftsparker leder till att förekomsten av kraftverk som släpper ut skadliga ämnen i atmosfären minskar.
• Mångfald. Användningen av vindenergi främjar en mängd olika energikällor och minimerar beroendet av konventionella kraftverk eller andra typer av energiproduktion.
• Framtida. Vindenergi har en framtid! Skapandet av nya vindkraftsparker leder till teknisk utveckling, teknisk innovation och skapandet av nya jobb.
• Minska kostnader.Kostnaderna för vindkraft har sjunkit avsevärt de senaste åren. Under de senaste tjugo åren har kostnaden sjunkit med så mycket som 80 %, vilket gör denna typ av energi för närvarande till den mest lönsamma av alla typer av kraftverk.
• Ytterligare vinst. Ägaren till platsen där vindkraftsparkerna är belägna kan förvänta sig att tjäna på arrendet av denna mark, eftersom den faktiska ytan som krävs för anläggningen är liten. Dessutom kan marken som kraftverket ligger på användas inom jordbruket (för odling av olika grödor) eftersom stationerna inte har skadliga utsläpp.
• Försiktighet. Livslängden för ett sådant kraftverk är i genomsnitt 20-30 år, och efter demonteringen finns inga spår kvar - varken i landskapet eller i atmosfären.
• Effektivitet. Driftsprocessen för vindkraftparker är ganska enkel, monteringstiden är mycket kort och drift- och underhållskostnaderna är också ganska låga. Kraftverket producerar 85 gånger mer energi än det förbrukar. Den har också relativt små förluster under energitransport.
• Adoption. Att bygga en vindkraftspark åtnjuter allmänhetens acceptans. De allra flesta människor förstår och stöder fördelarna med att använda denna form av energi.

Installera eller inte

När du bestämmer dig för om du ska installera en vindkraftspark måste du skaffa följande initiala data:

• Den genomsnittliga vindhastigheten på installationsplatsen i meter per sekund. I den första approximationen ges bilden av en karta över vindar i Ryssland. Men på en viss installationsplats kan det finnas olika faktorer som påverkar vindhastigheten, till exempel kullar, flodbäddar.För att exakt bestämma den årliga vindkartan kan du använda den vilda vindflöjeln, en vindmätare eller utföra dagliga observationer av den omgivande naturen.

• Tillgänglighet av centraliserad strömförsörjning, kostnaden för en kilowattimme och möjligheten att lägga en kraftledning.

Algoritmen för att bedöma återbetalningen av en väderkvarn är följande:

• Enligt vindkartan och enhetens tekniska egenskaper, bestäm den genererade effekten för sommar- och vinterperioder eller månadsvis. Till exempel, för 2 kW-enheten som diskuterats ovan, kommer den genererade effekten vid en hastighet av 5 m/s att vara 400 W;
• Baserat på erhållna data, bestäm den årliga genererade kapaciteten;
• Baserat på kostnaden för en kilowattimme, bestäm priset på den genererade elen;
• Dela kostnaden för vindkraftssatsen med den resulterande siffran och få återbetalningen i år.

För att göra justeringar av beräkningen, överväg:

• Batterierna måste bytas minst en gång vart tredje år;
• Livslängden för en modern vindgenerator är 20 år;
• Enheten behöver servas. Kostnaden och servicevillkoren måste klargöras med utrustningssäljaren;
• Kostnaden för en kilowattimme växer varje år, under de senaste 10 åren har den ökat med mer än 3 gånger. Tariffökning planeras för 2017 med minst 4 %, så vi kan utgå från denna ökning av elpriserna.

Om de erhållna återbetalningssiffrorna inte är tillfredsställande, men du vill ha en alternativ energikälla eller det inte finns någon möjlighet att ansluta till en centraliserad strömförsörjning, bör du överväga alternativ för att öka effektiviteten hos väderkvarnen och minska kostnaderna för dess installation och underhåll.

Följande alternativ är möjliga:

• Installera flera enheter med mindre effekt istället för en stor.Detta kommer att minska priset på huvudutrustningen, minska installations- och underhållskostnaderna och öka produktiviteten på grund av att små vindkraftverk är mer effektiva vid låga vindhastigheter;
• Installation av ett speciellt nätverksströmhanteringssystem, kombinerat med ett centralt strömförsörjningssystem. Sådana anordningar är kommersiellt tillgängliga idag.