Oggi, con l'aumento delle tariffe elettriche e il desiderio delle persone di costruire cottage e dacie lontano dalla "civiltà", molti proprietari di proprietà private si stanno rivolgendo sempre più a fonti di energia alternative. Il più economico al momento è l'energia eolica. Per il suo utilizzo sono progettati dispositivi speciali. Più avanti nell'articolo, considereremo cos'è un generatore eolico.
Terminologia
Il generatore di elettricità del mulino a vento è un dispositivo che converte l'energia cinetica del flusso d'aria in meccanica. Questa forza avvia la rotazione del rotore. Come risultato del suo lavoro, l'energia meccanica viene successivamente convertita in energia elettrica.
Uso industriale
Tali dispositivi sono costruiti da grandi aziende energetiche private o pubbliche. Di solito sono combinati nelle cosiddette reti. Il risultato sono i parchi eolici. Queste reti industriali sono diverseda nucleare o termica per la totale assenza sia di materie prime (combustibili) che di rifiuti. Affinché il generatore eolico funzioni senza guasti, la portata media annuale dell'aria deve essere elevata. La potenza dei moderni sistemi può raggiungere i 7,5 MW.
Alcune difficoltà operative
Il generatore eolico industriale viene montato su un sito appositamente preparato entro sette o dieci giorni. E ottenere i permessi per la costruzione di una struttura in alcuni casi può richiedere più di un anno. Inoltre, sono necessari studi a lungo termine nel sito in cui verrà effettuata l'installazione dei generatori eolici. Almeno durante l'anno si studiano la direzione e la velocità dei flussi d'aria. Tutte queste attività aumentano significativamente il periodo di attuazione dei progetti.
Breve antefatto storico
Vale la pena notare che le persone hanno iniziato a usare l'energia eolica in tempi antichi. Un semplice esempio è una vela. I mulini a vento venivano costruiti già 200 anni prima della nostra era e, dopo la scoperta dell'elettricità, le persone iniziarono a cercare di utilizzare la potenza delle correnti d'aria per ottenerla. Fino agli anni '50 del secolo precedente, c'era un lavoro continuo sulla progettazione e progettazione di nuove apparecchiature nell'Unione Sovietica. I generatori eolici sono stati ampiamente utilizzati nel paese.
Ambito di applicazione
Il generatore eolico può essere utilizzato direttamente per lo scopo previsto, oppure può svolgere funzioni puramente decorative. L'elica può essere dotata di cricchetto e messadispositivo in qualsiasi luogo idoneo. Per scopi industriali, in precedenza veniva utilizzato un generatore eolico per macinare il grano. Oggi, di regola, vengono utilizzate altre apparecchiature per questi scopi. I generatori eolici sono spesso usati per la casa. Le recensioni dei proprietari di immobili suburbani testimoniano l'efficacia di un tale progetto nel processo di pompaggio dell'acqua. Quindi, secondo alcuni utenti, l'unità è in grado di sollevare circa 30-50 litri/ora da un pozzo o da un pozzo. Tali generatori sono molto rilevanti per dare. Le strutture eoliche sono spesso indispensabili laddove si verificano interruzioni nell'erogazione di corrente alla rete. Servono anche per avviare l'impianto di riscaldamento. Tuttavia, il generatore eolico è il più utilizzato per la generazione di elettricità.
Classificazione
Se fosse necessario acquistare un generatore eolico per una casa privata, dovresti saperne di più sui tipi di questa unità e sul principio di funzionamento. Il design può essere di tipo a carosello. In questo caso, ha un asse di rotazione verticale. Inoltre, il design può essere alato. Ciò significa che l'asse di rotazione dell'unità è orizzontale. Quindi, considera ogni tipo separatamente.
Design a carosello
Un tale generatore eolico ha indubbiamente i suoi pregi. Guadagna rapidamente trazione nel processo di aumento della forza del flusso d'aria. Successivamente, la velocità di rotazione è quasi allo stesso livello. Questo design controlla in modo indipendente la direzione del vento. Ciò significa che non ha bisogno di ulterioriinfissi. Il generatore eolico a carosello è lento. Ciò consente l'uso di schemi abbastanza semplici. Allo stesso tempo, la bassa velocità limita notevolmente l'uso delle strutture. Ciò è dovuto al fatto che è necessario utilizzare ulteriormente i cambi step-up. I moltiplicatori hanno un'efficienza piuttosto bassa. Senza un cambio, il funzionamento di un generatore eolico è notevolmente più difficile.
Design dell'ala
Cos'è un tale generatore (vento)? Le recensioni di molti utenti parlano a favore di questo design. L'unità ad ala presenta molti vantaggi rispetto a quelli descritti sopra. Agli indubbi vantaggi che ha un tale generatore eolico, gli utenti attribuiscono una velocità di rotazione abbastanza elevata. Grazie a ciò, non è necessario un ulteriore utilizzo del moltiplicatore. Le pale della struttura a palette devono essere posizionate perpendicolarmente al flusso d'aria, cioè verticalmente. Per questo viene utilizzato uno stabilizzatore. Un altro vantaggio che gli utenti affermano che il generatore eolico a palette ha è l'elevata efficienza di conversione energetica del flusso d'aria. Allo stesso tempo, la velocità di rotazione in tali modelli è inversamente proporzionale al numero di lame. A questo proposito, le unità hanno, di regola, non più di tre ali. L'ampia popolarità di tali installazioni è dovuta anche alla facilità di fabbricazione delle strutture.
Criteri di selezione del dispositivo
Prima di tutto, è necessario determinare esattamente la velocità media ela direzione preferita del flusso d'aria nel luogo in cui l'unità funzionerà. Dovresti essere a conoscenza di alcuni parametri. Quindi, la velocità iniziale alla quale inizia la rotazione delle lame è di 2 m/s. L'unità raggiunge la massima efficienza con un flusso di 9-12 m / s. La potenza del generatore dipende dal diametro dell'elica e dalla velocità del vento.
Caratteristiche del design
In cosa consiste un generatore eolico domestico? Il design stesso include una ruota con lame. Ha anche un cambio. Questo meccanismo è progettato per convertire e trasmettere la coppia. Anche nel design c'è un albero. Il dispositivo stesso è installato su di esso. Inoltre, l'unità è dotata di una batteria e di un inverter. Con l'aiuto di quest'ultimo, la corrente continua viene convertita in una corrente alternata efficace.
Dispositivo e rete
La maggior parte delle unità che esistono oggi funzionano con una fonte elettrica centralizzata o locale. Ad esempio, può essere un generatore diesel. La necessità di utilizzare una fonte aggiuntiva è spiegata dall'instabilità dei flussi d'aria. In questo caso, la rete svolge un'attività di stabilizzazione. Ci sono alcune condizioni per l'uso di tali strutture. Uno dei principali è che la potenza della rete deve essere necessariamente superiore a quella di un generatore eolico, almeno 1,8 volte.
Principio di funzionamento
Potenti correnti d'aria guidano le pale di un generatore eolico. Cominciano a girare. L'energia ricevuta viene trasferita al moltiplicatore attraverso il rotore. comeÈ stato detto sopra che le unità possono funzionare sia individualmente che in gruppo. In alcuni modelli, vengono installati moltiplicatori per migliorare le prestazioni del dispositivo. Va detto che non tutti possono acquistare un'unità del genere. A questo proposito, alcune persone costruiscono generatori eolici per la propria casa con le proprie mani. Come fare questo, considereremo ulteriormente.
Tipo di unità
Cosa sono i generatori eolici per la casa? Esistono due tipi di dispositivi. Il primo è un generatore eolico orizzontale e il secondo è un generatore eolico verticale. Quest'ultimo design, secondo gli utenti stessi, è più facile da montare e installare: il bilanciamento del dispositivo è abbastanza semplice. Inoltre, questo sistema ha un coefficiente di azione efficace del vento più elevato. Più potente è il dispositivo scelto per il montaggio, maggiori saranno il peso e il diametro della ruota. Questo, a sua volta, renderà più difficili il bilanciamento e l'installazione.
Componenti
Prima di realizzare un generatore eolico, dovresti preparare tutti gli elementi e i dettagli necessari:
- Batteria da 12 V. Puoi utilizzare un dispositivo per auto, ma è meglio acquistarne uno alternativo. Una tale batteria sarà più sicura e più durevole.
- Generatore 12 V.
- Rotore 1,5-2 m.
- Fusto o secchio di metallo (grande). È preferibile utilizzare un contenitore in alluminio o acciaio inossidabile.
- Relè di carica della batteria.
- Relè per la ricarica della lampada (auto, ad esempio).
- Interruttore semisigillato.
- Scatola di giunzione.
- Voltmetro. Puoi usare l'auto.
- Albero, la cui altezza varia da 2 a 10 metri. Puoi anche farlo da solo. Ciò richiederà tubi in PVC e parti metalliche per la base.
- 4 Bulloni M6.
- Cavi.
- Filo o morsetti in acciaio inossidabile. Questi elementi saranno attaccati all'albero.
Avrai anche bisogno dei seguenti strumenti:
- Taglierini.
- Trapano e trapani.
- Cacciavite.
- Chiavi.
Montaggio sull'albero
Prima della sua installazione, è necessario riempire la fondazione in base al volume della base e alla sezione trasversale del tubo. In questo caso, dovrebbero essere prese in considerazione le proprietà del clima e del suolo. L'installazione di un albero con una turbina eolica viene eseguita dopo che la m alta si è solidificata (almeno una settimana dopo il versamento). Puoi semplicemente scavare un palo nel terreno e fissare i tiranti. Tuttavia, questa opzione è meno affidabile.
Rotore
Il diametro viene scelto in base alla velocità media del vento. Viene realizzato un rotore e viene rifatta una puleggia (una speciale ruota di attrito con un cerchio o una scanalatura attorno alla circonferenza, progettata per trasmettere il movimento a una cinghia o fune di trasmissione). Infatti, con velocità del vento fino a 6-7 m/s, la potenza di un elemento di 3 m sarà maggiore.
Ali
La canna è divisa in 4 parti uguali. Per questo vengono utilizzati un metro a nastro e un pennarello. Le lame sono tagliate con forbici per metallo. Le ali vengono quindi fissate alla puleggia e al fondo. Come elementi di fissaggiovengono utilizzati i bulloni. I loro posti dovrebbero essere misurati in modo molto accurato, altrimenti in futuro dovrai spesso regolare la rotazione. Le lame si piegano delicatamente, entro limiti ragionevoli, per evitare inutili raffiche di vento nel flusso d'aria.
Assemblaggio
I cavi sono collegati al generatore e il circuito è assemblato nel quadro elettrico. L'unità è fissata all'albero. I fili sono fissati sul palo e sul generatore. Successivamente, l'unità e quindi la batteria sono collegate al circuito. Con l'aiuto di fili, la cui sezione trasversale è fino a 2,5 kW, il carico è collegato. A seconda del grado di curvatura delle lame, viene impostata la velocità di rotazione. Tale unità dovrebbe essere sufficiente per fornire energia per una casa di campagna o un cottage.
Aumento della produttività
Quando l'albero viene sollevato fino a 20-25 metri, la velocità del flusso d'aria aumenterà del 30%. Allo stesso tempo, anche la produzione di energia sarà aumentata fino a 1,5 volte. Questa opzione viene utilizzata a velocità del vento ridotta (fino a 4 m/s). Con un albero alto, l'influenza di alberi ed edifici sarà eliminata. Ecco come realizzare la tua turbina eolica.
Sviluppo del settore
Oggi puoi acquistare un generatore eolico domestico a un costo ragionevole. Questo parla dello sviluppo costante e attivo di questo settore. Acquistando o montando tu stesso l'impianto, puoi garantire l'indipendenza energetica della tua casa per un periodo piuttosto lungo. Di norma, per un piccolo edificio è sufficiente un'unità con una potenza nominale di 1 kW. Allo stesso tempo, la velocità del vento nell'area di funzionamento del dispositivodovrebbe essere 8 m/s. Se non c'è un flusso d'aria stabile nell'area, o è debole, il dispositivo può essere dotato di un generatore diesel o di celle fotovoltaiche. In Russia oggi si nota solo l'emergere di una tendenza all'installazione di generatori eolici. Sul mercato nazionale sono rappresentati solo pochi produttori di unità a bassa potenza per le esigenze domestiche. Il costo delle turbine eoliche per 1 kW in un set completo parte da 35-40 mila rubli. Questi sono i prezzi di due anni fa. Non è necessario emettere un certificato per installare il dispositivo.
Svantaggi e vantaggi dello sfruttamento
Nonostante la crescita costante delle tariffe energetiche, il costo dell'elettricità in sé non è in alcun modo un valore significativo nella maggior parte delle industrie con altri costi. Per il consumatore di oggi, la stabilità e la sicurezza dell'approvvigionamento sono fattori chiave. I principali motivi che provocano un aumento del costo dell'energia per usi industriali, ottenuta dai generatori eolici, sono:
- La necessità di un funzionamento autonomo per un po' di tempo. In questi casi vengono utilizzate batterie.
- Il bisogno di energia elettrica di qualità industriale. Per questo viene utilizzato un inverter.
- La necessità di un tempo di attività continuo. In questi casi vengono utilizzati anche generatori diesel.
Per quanto riguarda l'uso dei dispositivi nella vita di tutti i giorni, gli svantaggi del funzionamento dovrebbero includere:
- L' alto costo delle batterie. Lei ècirca il 25% del prezzo del dispositivo stesso.
- Il costo relativamente alto dell'inverter.
- Per garantire una fornitura affidabile di elettricità, in alcuni casi viene utilizzato un generatore diesel. Il suo costo è paragonabile al prezzo del dispositivo stesso.
Tuttavia, va notato che questi fattori perdono la loro rilevanza con un moderno UPS a doppia conversione e una rete comune. Oggi, da un punto di vista economico, è più conveniente per scopi industriali ricevere con l'aiuto di un generatore eolico non elettricità, ma corrente continua o alternata. Successivamente viene convertito in calore per acqua calda e riscaldamento domestico. Per questo vengono utilizzati elementi riscaldanti. Questo schema ha i suoi vantaggi. In particolare, in questo caso, una normale caldaia ad acqua può fungere da accumulatore di energia, per il consumo di calore non ci sono requisiti così rigidi per la continuità e la qualità della fornitura.
