Le riserve di energia eolica sono calcolate per un importo di 170 trilioni di kWh all'anno. L'energia eolica è già stata così esplorata che ogni casa può permettersi di installare un piccolo mulino a vento per le proprie esigenze.

Tuttavia, l'energia eolica presenta una serie di svantaggi. Tra questi, possiamo distinguere la dispersione nello spazio, le fluttuazioni della velocità del vento. I mulini a vento riflettono le onde radio, interferiscono con il volo di uccelli e insetti.

Attualmente sono stati sviluppati mulini a vento in grado di funzionare con il vento più leggero. Il passo della pala dell'elica viene regolato automaticamente in modo da garantire sempre il massimo utilizzo possibile dell'energia eolica e, se la velocità del vento è troppo elevata, anche la pala viene automaticamente trasferita nella posizione delle pale, in modo da escludere un incidente. Inoltre vengono utilizzate attivamente centrali a ciclone con una capacità fino a centomila kilowatt, dove l'aria calda, salendo in una speciale torre di 15 metri e mescolandosi con il flusso d'aria in ricircolo, crea un ciclone artificiale, che nel frattempo crea una turbina. Tali installazioni sono molto più efficienti dei pannelli solari e dei tradizionali mulini a vento.

Turbine eoliche

Le turbine eoliche sono gli unici produttori di elettricità dall'energia eolica. Sono una torre con un corpo all'estremità e lame rotanti (Fig. 3). All'interno del corpo ci sono convertitori di energia da ciascuna lama. Il numero di pale può essere molto diverso, ma la maggior parte dei consumatori preferisce le turbine eoliche con tre pale. L'altezza del perno può essere molto diversa fino a 5-7 metri di altezza.

Il principio di funzionamento e tipi di turbine eoliche

Le pale del rotore di una turbina eolica prendono energia dal vento, rallentandolo. Resistono al vento e il vento si appoggia su di loro con la stessa forza. La forza di pressione viene utilizzata nei primi mulini a vento. Le pale ad asse orizzontale non possono muoversi con la direzione del vento, quindi non possono beneficiare della forza di spinta. Invece, usano l'ascensore.

I generatori eolici si differenziano per le seguenti caratteristiche principali:

il numero di lame;

Materiali per la fabbricazione di lame;

La posizione dell'asse di rotazione rispetto al suolo;

Il passo della vite.

In base al numero di lame, sono uno-due-tre e multi-lame. Questi ultimi iniziano la loro rotazione al minimo movimento dell'aria, ma sono applicabili solo a quegli scopi in cui è importante il fatto stesso della rotazione e non l'elettricità generata. Cioè, sono indispensabili, diciamo, quando si pompa acqua da pozzi profondi.

A seconda dei materiali di cui sono fatte le pale, ci sono turbine eoliche rigide e a vela. Le barche a vela sono molto più economiche di quelle rigide in fibra di vetro o metallo.

In base alla posizione dell'asse di rotazione rispetto alla superficie del suolo, si distinguono le turbine eoliche orizzontali e verticali. Le loro differenze sono così delicate che in condizioni diverse cambiano posto nella loro superiorità. Con un asse verticale, i mulini a vento catturano immediatamente il minimo respiro della brezza, non richiedono una banderuola, ma sono meno potenti di quelli orizzontali.

A seconda del passo dell'elica, le turbine eoliche sono a passo variabile e fisso. Il passo variabile permette sicuramente di aumentare la velocità di rotazione, ma il design è complesso. Aumenta il peso del mulino a vento, cioè richiede costi aggiuntivi. Passo fisso molto più semplice e affidabile.

Calcolo di un generatore eolico

Quando si calcola la lama, è necessario determinare la larghezza della corda e l'angolo di installazione della lama in più sezioni lungo la lunghezza della lama. In ogni sezione, è necessario determinare la corretta forma della pala in modo da ottenere la migliore forza (portanza) da ogni porzione di vento che questa sezione dovrà affrontare.

Il processo di calcolo del miglior carico e del suo corrispondente miglior profilo, noto come metodo degli elementi finiti, considera la pala come un insieme di singoli elementi.

Calcola la potenza del flusso del vento usando la formula:

dove V - velocità del vento, m/s; c - densità dell'aria, kg / m 3; S è l'area di influenza del flusso d'aria, m 2 .

A causa delle caratteristiche tecnologiche della maggior parte delle turbine eoliche, la potenza viene calcolata utilizzando una formula più precisa:

dove o è il fattore di utilizzo dell'energia eolica (nella modalità nominale per i mulini a vento ad alta velocità raggiunge un massimo di o max \u003d 0,4 h 0,5), un valore incommensurabile; R - raggio del rotore, m; V - velocità del flusso d'aria, m/s; c - densità dell'aria, kg / m 3; s p - efficienza del cambio,%; z g - efficienza del generatore, %.

Per un esempio di calcolo, prenderemo i seguenti valori:

c \u003d 1,25 kg / m 3;

Di conseguenza, secondo la formula (3.2), otteniamo il seguente valore:

Ovviamente, per selezionare il diametro più ottimale dell'elica dell'aerogeneratore, è necessario conoscere la velocità media del vento nel luogo dell'installazione prevista. La quantità di elettricità prodotta da una turbina eolica aumenta in un rapporto cubico con l'aumento della velocità del vento. Ad esempio, se la velocità del vento aumenta di 2 volte, l'energia netta generata dal rotore aumenterà di 8 volte. Pertanto, si può concludere che la velocità del vento è il fattore più importante che influenza la potenza di una turbina eolica.

Per selezionare il sito di installazione della turbina eolica, l'area più adatta con un numero minimo di barriere eoliche (grandi alberi, edifici) ad una distanza di almeno 25-30 m L'altezza del parco eolico deve essere di almeno 3- 5 m dell'altezza degli edifici più vicini. Non ci dovrebbero essere alberi o edifici sulla linea del passaggio ventoso. Le colline o le catene montuose con paesaggio aperto sono le più adatte per la posizione della turbina eolica.

Con l'aumento dei prezzi al consumo per l'elettricità, nonché per il gas, la benzina e il carburante diesel, i proprietari di case stanno prendendo sempre più in considerazione opzioni per la fornitura di elettricità da fonti energetiche alternative indipendenti di varia origine e design. Una delle fonti più accessibili è l'energia eolica.

Quanta energia si nasconde nel vento?

Per cominciare, stimiamo approssimativamente il potere che vogliamo utilizzare per i nostri scopi. Calcolare l'energia rilasciata dal flusso d'aria con la densità? e velocità V, esercitando pressione sull'area S secondo una semplice formula:

P = V3? S

Se prendiamo la densità dell'aria? = 1,25 kg / m3, la velocità del vento V = 5 m / s e l'area della sezione trasversale della turbina con un raggio di 2 metri S = 12,5 m2, il risultato sarà essere 1953 W, cioè poco meno di 2 kW . Tuttavia, di questa impressionante capacità, anche gli impianti eolici più avanzati (WPP) oggi sono in grado di convertire solo una frazione relativamente piccola in energia elettrica.

Le perdite maggiori sono associate alla turbolenza del flusso d'aria nella turbina e alla flessione delle pale del mulino a vento. Sono presi in considerazione dal coefficiente di conversione dell'energia eolica?, che non supera 0,4 - 0,5 nelle installazioni moderne. Tenendo conto dell'efficienza del cambio e del generatore, li prendiamo rispettivamente pari a 0,9 e 0,85. E il valore della potenza di uscita della stessa centrale calcolato secondo la formula raffinata:

P=? ? R2 V3? Efficienza ed Efficienza gene = 0,45 12,5 125 1,25 0,9 0,85 = 672 W,

che è circa un terzo di tutta l'energia eolica utilizzata. Attualmente, l'efficienza totale delle turbine eoliche esistenti non supera il 40%.
Questo calcolo approssimativo di una turbina eolica mostra che non c'è molta produzione di energia, soprattutto rispetto alle moderne centrali diesel portatili.

E in pratica?

Un buon esempio dell'uso vantaggioso dell'energia eolica potrebbe essere considerare i parametri dell'azienda effettivamente prodotta Wind Electric e il parco eolico modello WE3000 che è stato utilizzato con successo nella pratica. Con un diametro del rotore di 4,5 m, ad una velocità nominale del vento di 10 m/s, genera 3 kW e la potenza massima del generatore eolico è di 5,1 kW. Per avviare il generatore è necessario vento con una velocità di almeno 2 m/s.

Un'installazione del genere potrebbe fornire elettricità a un piccolo cottage, anche se non sempre e non ovunque si può contare su un clima sufficientemente ventoso.

Quanto costa l'energia eolica?

Il prezzo dell'elettricità generata dall'installazione del parco eolico in ogni caso specifico è abbastanza semplice da calcolare utilizzando la seguente formula:

C \u003d (St + RE T) / (RT),

S– il costo di acquisto e installazione di una centrale elettrica;
RIF– costi operativi annuali;
R– energia prodotta per anno (kWh/anno);
T- la vita del WPP in anni (normalmente - 20 anni).

Quanta potenza è necessaria comunque?

Prima di acquistare un parco eolico, è necessario determinare completamente la potenza totale di picco consumata da tutti gli elettrodomestici, elettrodomestici e impianti elettrici della casa, tutto ciò che può essere collegato alla rete contemporaneamente. E qui è molto importante se il parco eolico verrà utilizzato come fonte di energia aggiuntiva o di riserva, o se si desidera trasferire il proprio parco a un'alimentazione completamente autonoma.

Nel primo caso è sufficiente conoscere il consumo energetico minimo necessario in caso di interruzione di corrente e acquistare un impianto di capacità adeguata.
Per una completa autonomia energetica è necessario acquistare turbine eoliche ad alta potenza in grado di garantire il consumo totale di tutti gli elettrodomestici. Naturalmente, questo non è economico, ma non è più necessario acquistare elettricità sul lato.

Dove si trova il parco eolico?

Naturalmente, è meglio lasciare agli specialisti la scelta della posizione del WPP. Ma ci sono 3 regole di base da seguire:

• Elimina la turbolenza del flusso d'aria vicino alla turbina. L'altezza della turbina eolica sull'albero deve superare di 10 m tutti i grattacieli entro 100 m circa. Questo vale, ad esempio, per pali e linee elettriche.
• Usa i vantaggi naturali del terreno. Il fatto è che gole e canyon sono gallerie del vento naturali e nei punti in cui si restringono, la velocità del vento aumenta notevolmente.
• Individuare i parchi eolici nelle aree più aperte, come un campo, la costa di un bacino idrico o una collina.

La dimensione e il numero di pale dei mulini a vento

Il calcolo delle pale di un generatore eolico nel caso generale si riduce a una semplice relazione che deve essere appresa: più pale sono nella turbina, minore è il suo diametro richiesto per generare una data potenza.

Combinazione di fonti di energia

In un'area in cui il vento cambia spesso direzione e forza a seconda delle fluttuazioni stagionali o per qualche altro motivo, l'opzione più affidabile per l'alimentazione autonoma sarà una combinazione di due diverse fonti di energia. Per evitare interruzioni dell'energia elettrica, è razionale utilizzare i pannelli solari o un banale generatore diesel in parallelo con i parchi eolici.

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Una sfumatura importante quando si acquista un mulino a vento

Prima di acquistare o, è necessario determinarne la potenza, il fabbisogno energetico e altri parametri del dispositivo. Questo è di fondamentale importanza al momento dell'acquisto, poiché i prezzi sono così alti che devi acquistare un dispositivo che l'utente possa gestire le finanze. In alcuni casi, le opportunità sono così basse che l'acquisizione non ha più senso.

Calcolo della potenza del generatore eolico

deve anche essere calcolato. Nessuno vuole dedicare tempo e materiali alla fabbricazione di chissà cosa, vogliono avere un'idea in anticipo delle capacità e della potenza prevista dell'installazione. La pratica mostra che aspettative e realtà sono scarsamente correlate tra loro, installazioni create sulla base di stime approssimative o ipotesi che non sono supportate da calcoli accurati danno risultati deboli.

È abbastanza difficile fare un calcolo accurato, tenendo conto di tutti i fattori che influenzano il mulino a vento. Per i maestri che non sono teoricamente preparati, un tale calcolo è troppo complicato, richiede il possesso di molti dati che non sono disponibili senza misurazioni o calcoli speciali.

Pertanto, vengono solitamente utilizzati metodi di calcolo semplificati, che danno risultati abbastanza vicini alla verità e non richiedono l'uso di una grande quantità di dati.

Come produrre?

Per calcolare il generatore eolico, è necessario eseguire i seguenti passaggi:

• Determina il fabbisogno elettrico della tua casa. Per fare ciò, è necessario calcolare la potenza totale di tutti i dispositivi, apparecchiature, illuminazione e altri consumatori. L'importo risultante mostrerà la quantità di energia necessaria per alimentare la casa.
• il valore risultante deve essere aumentato del 15-20% per avere una riserva di carica per ogni evenienza. Non c'è dubbio che questa riserva sia necessaria. Al contrario, potrebbe rivelarsi insufficiente, anche se, il più delle volte, l'energia non verrà utilizzata completamente.
• conoscendo la potenza richiesta, si può stimare quale generatore può essere utilizzato o fabbricato per risolvere i compiti. Il risultato finale dell'utilizzo di un mulino a vento dipende dalle capacità del generatore, se non soddisfano le esigenze della casa, dovrai cambiare il dispositivo o costruire un kit aggiuntivo
• calcolo turbina eolica. In realtà, questo momento è il più difficile e controverso dell'intera procedura. Vengono utilizzate le formule per determinare la potenza del flusso

Ad esempio, considera semplice calcolo della variante. La formula si presenta così:

P=k R V³ S/2

Dove P è la potenza del flusso.

K - il fattore di utilizzo dell'energia eolica (un valore che è intrinsecamente vicino all'efficienza) è compreso tra 0,2 e 0,5.

LEGGI ANCHE: I principali svantaggi e vantaggi dell'energia eolica: la storia dell'utilizzo e le risorse del pianeta

R è la densità dell'aria. Ha valori diversi, per semplicità prenderemo pari a 1,2 kg/m3.

V - velocità del vento.

S - area di copertura della ruota del vento (coperta da pale rotanti).

Consideriamo: con un raggio di una ruota del vento di 1 m e una velocità del vento di 4 m/s

P = 0,3 x 1,2 x 64 x 1,57 = 36,2 W

Il risultato mostra che il flusso di potenza è di 36 watt. Questo è molto piccolo, ma la girante del contatore è troppo piccola. In pratica si utilizzano ruote eoliche con un'apertura della pala di 3-4 metri, altrimenti le prestazioni saranno troppo basse.

Cosa dovrebbe essere preso in considerazione?

Quando si calcola una turbina eolica, è necessario tenerne conto caratteristiche di progettazione del rotore. Esistono giranti con tipo di rotazione verticale e orizzontale, aventi differenti rendimenti e prestazioni. Le strutture orizzontali sono considerate le più efficaci, ma richiedono punti di installazione elevati.

Costruire un albero può costare un sacco di soldi e manodopera. Inoltre, la manutenzione di un mulino a vento posto ad un'altezza di circa 10 m dal suolo è estremamente difficile e pericolosa.

Sarà altrettanto importante garantire una potenza della girante sufficiente per far ruotare il rotore del generatore. I dispositivi con rotori rigidi, che consentono di ottenere una buona resa energetica, richiedono una notevole potenza sull'albero, che può essere fornita solo da una girante con ampia area e diametro delle pale.

Un punto altrettanto importante sono i parametri della fonte di rotazione: il vento. Prima di fare calcoli, dovresti imparare il più possibile sulla forza e sulle direzioni prevalenti del vento in una determinata area. Prendi in considerazione la possibilità di uragani o raffiche burrascose, scopri quanto spesso possono verificarsi. Un inaspettato aumento della portata è pericoloso per la distruzione del mulino a vento e il guasto dell'elettronica di conversione.

La vera potenza di un generatore eolico fatto in casa

Una caratteristica dei dispositivi fatti in casa è l'uso di materiali e dispositivi improvvisati. In tali condizioni non è sempre possibile garantire il pieno rispetto dei dati di progetto. Allo stesso tempo, la differenza tra gli indicatori calcolati e quelli reali può essere sia negativa che positiva.

I valori che determinano le capacità del kit sono la potenza della ruota eolica e del generatore. Per quanto corrispondano tra loro, si otterrà come risultato questa e la potenza totale del generatore eolico.

Ad esempio, se un generatore richiede una velocità di rotazione di 2000 giri/min per le prestazioni nominali, nessuna ruota eolica può fornire i valori desiderati.

Pertanto, prima di tutto, è necessario selezionare campioni di generatori a bassa velocità in grado di generare grandi quantità di energia a basse velocità di rotazione. Per questo, i dispositivi già pronti vengono modernizzati (ad esempio, i magneti al neodimio sono installati sul rotore dei generatori di automobili), i loro progetti sono realizzati sulla base degli stessi magneti al neodimio con potenza e prestazioni precalcolate.

Calcolo dei parametri delle turbine eoliche

Calcolo della ruota del vento gioca un ruolo importante nella costruzione di una turbina eolica. È la girante che assorbe il flusso del vento, trasferisce la sua energia sotto forma di movimento rotatorio al rotore del generatore. Il calcolo richiederà, prima di tutto, la conoscenza dei parametri del generatore: potenza, velocità nominale del rotore, ecc.

Le turbine eoliche come fonte di elettricità hanno recentemente guadagnato popolarità tra i residenti delle aree suburbane. Prima dell'installazione, è necessario calcolare il generatore eolico per la tua zona. Questo dispositivo ecologico per la generazione di elettricità è di due tipi:

• con asse orizzontale
• con asse verticale

Questi ultimi sono più efficienti e tecnologicamente avanzati. L'unico svantaggio delle turbine eoliche verticali è il loro prezzo elevato. Spesso tali dispositivi si ripagano entro quindici anni. Pertanto, le turbine eoliche vengono utilizzate come fonte di energia aggiuntiva. Puoi installarli tu stesso.

Come scegliere un generatore eolico

Se affronti correttamente la questione dell'acquisto di un generatore eolico verticale, puoi aumentarne la produttività e ridurre il periodo di ammortamento. Innanzitutto, considera i diversi tipi di turbine eoliche verticali:

• generatori ortogonali che non necessitano di meccanismi di guida. Hanno diverse lame parallele all'asse principale. Il funzionamento di un tale generatore non dipende dalla direzione del vento.
• generatori eolici con rotore Darrieus. Hanno due o tre pale su un'elica piatta. Il principale vantaggio del design è che può essere montato a livello del suolo.
• Generatori a rotore Savonius. Sono molto efficienti in quanto il funzionamento dell'elica può essere eseguito a basse velocità, il che riduce notevolmente il consumo della batteria.
• dispositivi con un numero elevato di lame sull'asse. Questa è una versione più avanzata dello strumento ortogonale. Sono molto efficaci, ma i loro prezzi sono significativamente più alti.
• dispositivi con rotore elicoidale. Si sono anche evoluti dallo strumento ortogonale. Grazie alla loro sofisticata tecnologia, le lame sull'asse caricano poco la bobina. Ciò aumenta la vita del generatore. Ma sono anche molto costosi.

Le turbine eoliche più popolari sono quelle a rotore ortogonale e Savonius. Quasi tutte le turbine eoliche ad asse verticale sono alimentate da magneti al neodimio. Sono abbastanza efficaci, mentre il costo non è troppo alto. Per non pagare più del dovuto quando si sceglie un generatore eolico, è possibile eseguire i calcoli corretti con le proprie mani.

Cosa considerare quando si sceglie un generatore

Quando decidi di acquistare un dispositivo così utile come un generatore eolico, devi considerare i seguenti parametri:

• potenza del generatore eolico su magneti al neodimio. Se non ci sono forti venti nella tua zona, hai bisogno di un generatore di piccola capacità
• Direzione del vento. Se i venti cambiano spesso direzione, solo una turbina eolica verticale con pale mobili farà al caso tuo.
• marca. Il prezzo del dispositivo dipende direttamente dal produttore. Va ricordato che le merci importate sono sempre più costose degli analoghi russi.

Come eseguire da soli un calcolo del generatore eolico

Per calcolare la potenza di un aerogeneratore per la tua zona, usa formule speciali. Per prima cosa devi calcolare la quantità di energia che il generatore può generare durante l'anno nella tua zona. Per fare ciò, è necessario eseguire una serie di azioni:

• fare un calcolo. In base ai risultati verranno selezionate la lunghezza delle pale e l'altezza della torre
• analizza la velocità del vento nella tua zona. Puoi farlo da solo con un dispositivo speciale, osservando il vento per diversi mesi o richiedere i risultati a una stazione meteorologica locale.

Il metodo per calcolare la potenza di un flusso di vento con le tue mani prevede l'uso della formula - P*= krV 3S/2, [peso]. Questa formula utilizza la seguente notazione:

• rè la densità dell'aria, che in condizioni normali è 1.225 kg/m3
• v— velocità del flusso in m/s
• S- superficie di flusso in mq
• K— coefficiente di efficienza della turbina eolica nel valore 0,2-0,5

Con questi calcoli, sarai in grado di determinare la potenza appropriata per la tua area. L'imballaggio del generatore eolico indica in quale flusso di vento il suo funzionamento è più efficiente. In genere, questo valore è compreso nell'intervallo 7-11 m/s.

I generatori eolici (da ortogonali a Savonius) sono la fonte ottimale di energia elettrica aggiuntiva o principale in una casa privata. Se fai il calcolo corretto del generatore eolico con le tue mani, puoi acquistare un'unità adatta alla tua zona.

A causa dell'alto costo dell'elettricità, è diventato importante utilizzare fonti alternative, una delle quali sono le turbine eoliche verticali. Se necessario, puoi costruire tu stesso tali attrezzature.

[ Nascondere ]

Dispositivo generatore eolico

La progettazione di un mulino eolico di nuova generazione per la generazione di energia eolica comprende:

1. Ruota dotata di pagaie. Questo gruppo è il rotore principale, necessario per percepire la forza del flusso d'aria. Il suo scopo è convertire l'energia cinetica del vento in energia meccanica. Questo crea una coppia sull'albero.
2. Riduttore. Viene utilizzato per sincronizzare il movimento rotatorio e forma la velocità di rotazione dell'albero del gruppo generatore. Montato all'interno della struttura.
3. L'unità generatore è un dispositivo progettato per generare corrente elettrica come risultato della conversione della coppia in un campo magnetico. Questa unità contribuisce alla creazione di una differenza di tensione nel circuito elettrico.
4. batteria. Lo scopo della batteria è immagazzinare energia e produrre corrente continua, il cui valore è di 12 volt.
5. nodo inverter. È un meccanismo utilizzato per convertire un valore di corrente costante in uno alternato. Il parametro di funzionamento è 220 volt.

Schema di collegamento del mulino a vento verticale alla rete domestica di casa

Il principio di funzionamento dei generatori eolici

Nei dispositivi eolici fatti in casa o di marca con un asse di rotazione verticale o orizzontale, le pale iniziano a muoversi a causa della forza del vento. Gli elementi principali dell'attrezzatura fanno ruotare il gruppo rotore per mezzo di un'apposita unità di azionamento. La presenza di un avvolgimento statorico contribuisce alla conversione dell'energia meccanica in corrente elettrica. Le eliche assiali hanno caratteristiche aerodinamiche, per cui forniscono un rapido scorrimento della turbina dell'unità.

Quindi, nei generatori rotanti, la forza di rotazione viene convertita in elettricità, che viene raccolta nella batteria. Infatti, più forte è il flusso d'aria, più veloci scorrono le lame dell'unità, che contribuisce alla generazione di energia. Poiché il funzionamento dell'apparecchiatura del generatore si basa sul massimo utilizzo di una sorgente alternativa, una parte delle pale ha una forma più arrotondata. Il secondo è piatto. Quando il flusso d'aria passa attraverso la parte arrotondata, si forma una sezione sottovuoto, questa contribuisce all'aspirazione della lama e la porta di lato.

Durante lo scorrimento, ruota l'asse delle viti, che sono collegate al meccanismo rotante. Questo dispositivo ha dodici elementi magnetici che scorrono all'interno. Ciò porta alla formazione di una corrente elettrica alternata con una frequenza, come nelle prese domestiche. L'energia risultante non solo può essere generata, ma anche trasmessa a distanza, ma non può essere accumulata.

Per raccoglierlo sarà necessario convertirlo in corrente continua, questo è lo scopo del circuito elettrico posto all'interno della turbina. Per ottenere una grande quantità di elettricità, vengono prodotte apparecchiature industriali; i parchi eolici di solito includono dozzine di tali installazioni.

Il principio di funzionamento del generatore eolico consente di utilizzare l'unità nelle seguenti versioni:

• per funzionamento autonomo;
• con pannelli solari;
• in parallelo con la batteria tampone;
• insieme a un gruppo elettrogeno a benzina o diesel.

Quando il flusso d'aria si muove a una velocità di circa 45 km/h, la generazione di energia della turbina è di circa 400 watt. Questo è sufficiente per illuminare l'area suburbana suburbana. Se necessario, è possibile implementare l'accumulo di elettricità nella batteria.

Per caricare la batteria, viene utilizzata un'attrezzatura speciale. Con una diminuzione della quantità di sottocarica, la velocità di rotazione delle lame inizierà a diminuire. Se la batteria è completamente scarica, gli elementi dell'apparecchiatura del generatore scorreranno nuovamente. Questo principio consente di mantenere la carica del dispositivo a un livello specifico. Con una portata d'aria maggiore, la turbina dell'unità sarà in grado di produrre più energia.

L'utente Darkhan Dogalakov, usando l'esempio del modello SEAH 400-W, ha parlato del principio di funzionamento delle apparecchiature eoliche.

Quali turbine eoliche sono le più efficienti (classificazione delle unità)

Classificazione dell'asse di rotazione:

Classificazione in base al numero di lame:

Classificazione per materiali degli elementi di rotazione:

Per passo della vite:

Il canale Fodiator Ch ha parlato in dettaglio delle varietà di gruppi elettrogeni eolici.

Classificazione per tipo di rotore

In base al tipo di meccanismo rotante, tutte le unità possono essere suddivise in diversi tipi:

• dispositivi Darier ortogonali;
• unità con gruppo rotante Savonius;
• dispositivi con un design verticale-assiale dell'unità;
• attrezzatura con meccanismo rotante di tipo elicoidale.

Dispositivi più dannati

Le apparecchiature di questa classe possono essere dotate di due o tre elementi di rotazione. Le lame saranno curve a forma di ovale.

I principali vantaggi di questo tipo:

• l'apparecchiatura si concentra in modo indipendente sulla direzione del flusso d'aria;
• semplicità dello schema cinetico del dispositivo;
• l'albero di trasmissione principale è vicino al suolo per una più facile manutenzione.

Svantaggi delle unità:

• a causa delle caratteristiche del design, non vi è alcuna possibilità di autopromozione delle apparecchiature;
• troppo carico sui nodi di supporto, che è associato all'impatto dinamico del flusso del vento;
• le unità con rotore Darnier sono rumorose;
• il profilo dato dell'elemento di rotazione deve essere rispettato per tutta la lunghezza.

Generatori a rotore Savonius

Tale attrezzatura è un dispositivo in cui le lame del meccanismo sono realizzate sotto forma di dispositivi cilindrici.

Principali vantaggi:

• il dispositivo può iniziare a funzionare con una piccola forza di flusso del vento di tre metri al secondo;
• elevata risorsa di funzionamento e affidabilità dell'unità;
• insieme operativo di buoni indicatori di coppia;
• economicità in termini di produzione e manutenzione.

I principali svantaggi includono la bassa efficienza dell'unità nella conversione del flusso del vento. La potenza dell'apparecchiatura non supera i 4-6 kW. Per questo motivo, i meccanismi rotanti Savonius sono comunemente usati nelle unità combinate. Ad esempio, per overcloccare un dispositivo generatore progettato secondo lo schema Darnier.

L'utente Andrey Vasilyev ha mostrato come funziona il tipo di attrezzatura a spirale costruita sul rotore Savonius.

Unità con rotore assiale verticale

La caratteristica principale di questo tipo di equipaggiamento è che le pale sono disposte verticalmente e sono caratterizzate dal profilo di un'ala da aviazione. Il suo asse è parallelo all'albero. Visivamente, un tale generatore è simile all'unità Darnier, ma è più semplice in termini di produzione. Durante il funzionamento, aumenta la velocità operativa più velocemente e durante il funzionamento praticamente non emette onde sonore. È ottimale utilizzare generatori con rotore verticale-assiale per aree suburbane, poiché sono caratterizzati da un'elevata affidabilità e una lunga durata.

Con meccanismo elicoidale

Questo tipo di attrezzatura è una versione più avanzata del tipo di cui sopra. Le sue lame sono realizzate a forma di curva elicoidale. Ciò consente di garantire una rotazione più uniforme delle lame e di ridurre il carico sull'elemento portante dell'unità.

A causa della flessione degli elementi principali durante il funzionamento, il generatore prende velocità più velocemente. In termini di efficienza, tali apparecchiature possono essere paragonate alle classiche turbine eoliche orizzontali. Ma durante il funzionamento, tali dispositivi emettono più rumore. Come risultato della configurazione generalmente complessa delle pale, le unità con questo tipo di meccanismi a rotore sono più costose da produrre.

Il canale AERO Prop ha dimostrato il funzionamento dell'installazione con un dispositivo elicoidale.

Vantaggi dei generatori eolici

Vantaggi caratteristici di tali apparecchiature:

1. Piccoli valori iniziali della velocità del flusso del vento per mettere in moto il meccanismo rotante dell'impianto. In alcuni modelli di apparecchiature moderne, questa cifra è di 0,3 metri al secondo. Ma in effetti, le turbine eoliche verticali inizieranno a produrre energia in modo efficiente a una velocità di circa 3-5 m / s. L'indicatore della potenza nominale dell'apparecchiatura sarà nel caso in cui i valori di velocità siano 10-18 metri al secondo.
2. Il funzionamento del generatore eolico non dipende dalla direzione del vento. Grazie alle caratteristiche del design, l'unità può catturare l'aria indipendentemente dall'angolazione.
3. I gruppi elettrogeni verticali sono generalmente caratterizzati da un rumore di fondo ridotto. In pratica, questo parametro non supera i 20 decibel. Inoltre, nel funzionamento dei dispositivi, non compaiono frequenze vicine alla soglia inferiore: infrasuoni, che influiscono negativamente sulla salute. Pertanto, l'installazione di apparecchiature è possibile in prossimità di edifici residenziali.
4. Durante il funzionamento, le turbine eoliche praticamente non producono radiazioni elettromagnetiche. Il lavoro della struttura non crea vibrazioni distruttive.
5. L'attrezzatura non è pericolosa per gli uccelli, perché la percepiscono come un ostacolo. Questo è un vantaggio significativo rispetto alle turbine eoliche orizzontali. Le lame di tali dispositivi non sono associate a ostacoli e, di conseguenza, si scontrano con essi.
6. A causa delle caratteristiche del design, l'attrezzatura verticale non richiede l'uso di meccanismi aggiuntivi per il lancio. Il gruppo rotore inizia a ruotare non appena il flusso del vento raggiunge il valore minimo per avviare l'installazione.
7. Il funzionamento del generatore eolico è possibile in qualsiasi condizione climatica. Tali attrezzature ti consentono di resistere anche a venti forti, fino a un uragano.
8. Facilità d'uso e manutenzione delle unità. Le turbine eoliche sono caratterizzate da un sistema di controllo semplificato e da costi operativi minimi necessari per mantenere le condizioni di lavoro. Per questo motivo, le apparecchiature vengono sempre più utilizzate nelle case private.

L'ingegnere dell'utente Odessa ha parlato in dettaglio dei vantaggi e degli svantaggi dei gruppi elettrogeni.

Svantaggi delle turbine eoliche verticali

Contro delle unità:

1. Parametro basso di conversione efficiente del flusso d'aria. Rispetto alle apparecchiature orizzontali, è 2-2,5 volte inferiore.
2. I dispositivi verticali sono caratterizzati da un elevato consumo di materiale. Ciò è dovuto al grande volume delle lame.
3. Alcuni modelli di unità hanno un design ingombrante, che di solito aumenta con l'aumento della potenza netta. Di conseguenza, questo svantaggio influisce negativamente sulla disposizione dell'area per l'installazione delle apparecchiature.
4. Per assemblare un'unità verticale, sarà necessario un numero maggiore di materiali rispetto ai dispositivi orizzontali. Di conseguenza, il loro costo sarà maggiore.
5. Le vibrazioni che l'impianto emette, anche se piccole, sono comunque presenti. Di conseguenza, oltre a bruschi cambiamenti nelle modalità di scorrimento, si forma un carico elevato sui dispositivi di supporto. Pertanto, le parti mobili dell'attrezzatura spesso si rompono.

Il canale Teplo-voda ha parlato in dettaglio di tutte le carenze caratteristiche di questo tipo di dispositivo.

Istruzioni per realizzare un generatore eolico verticale con le tue mani

Per utilizzare un dispositivo del genere, non è necessario acquistarlo. Puoi creare la tua attrezzatura.

Cosa sarà necessario?

Per assemblare l'unità avrai bisogno di:

• meccanismo rotante, questa è una parte mobile dell'attrezzatura;
• lame - cattureranno il flusso d'aria;
• l'albero assiale, progettato per fissare il meccanismo rotante, così come gli elementi di rotazione, può essere realizzato a forma di palo o piramide;
• dispositivo statore - utilizzato per posizionare la bobina dotata di filo;
• AKB: la batteria è necessaria per l'accumulo dell'energia ricevuta;
• nodo inverter utilizzato per convertire la corrente continua in corrente alternata;
• controller - un'unità di controllo del sistema progettata per arrestare l'unità generatore nel momento in cui la potenza dell'apparecchiatura supera la norma.

Le lame possono essere realizzate in un foglio di plastica leggero con resilienza. Si consiglia di utilizzare questo particolare materiale, poiché altri sono più soggetti a deformazioni e danni. Solo le lastre di plastica possono far fronte efficacemente a carichi dinamici elevati. Le lame più piccole possono essere realizzate in PVC a media densità, ma le lame più larghe richiedono un materiale più resistente.

L'utente Alexander Polulyakh ha parlato in modo più dettagliato della preparazione dei componenti e della creazione di un dispositivo generatore eolico da un ventilatore domestico.

Algoritmo passo passo delle azioni

Il processo di produzione si presenta così:

1. Nella prima fase viene eseguita la produzione di elementi di rotazione. Per fare ciò, quattro parti identiche devono essere tagliate da un tubo in PVC ad alta resistenza. Quindi due elementi semicircolari vengono ritagliati in materiale rigido e fissati su ciascun lato del tubo. L'altezza della lama sarà di circa 70 cm, quindi il raggio di rotazione delle parti sarà di circa 69 cm.
2. Per costruire un sistema di rotore, avrai bisogno di sei magneti al neodimio, oltre a dischi di ferrite, ciascuno con un diametro di 23 cm.Per fissare gli elementi è necessaria la supercolla. Con il suo aiuto, i magneti sono fissati sul primo disco. Quando si esegue questo compito, è importante alternare la polarità e durante l'installazione è necessario osservare un angolo di 60 gradi tra gli elementi. Il diametro della disposizione sarà di 16,5 cm.
3. Il secondo disco è assemblato allo stesso modo. Tutti gli elementi magnetici devono essere fissati con la colla o, meglio, versarli.
4. Per realizzare un meccanismo statorico sono necessarie nove bobine, ognuna delle quali è avvolta con 60 giri di un conduttore di rame. Il diametro della sua sezione dovrebbe essere 1 mm. È importante saldare correttamente i conduttori. L'inizio della prima spira è fissato alla fine della quarta, ed è fissato al contatto della settima.
5. L'assemblaggio della fase successiva del meccanismo rotante viene eseguito in modo simile. Solo le azioni iniziano con il secondo rullo.
6. Quindi, da un foglio di compensato, è necessario realizzare uno stampo per il dispositivo statore. Sul fondo è posata una lastra in fibra di vetro e sopra sono montate le fasi su cui sono saldate le bobine. La struttura risultante deve essere riempita di colla e lasciata asciugare per due giorni. Questo catturerà efficacemente tutti gli elementi e prenderà i posti necessari. Dopo aver completato questa attività, i singoli componenti vengono collegati a un unico sistema.
7. Per il montaggio, è necessario praticare quattro fori nel meccanismo del rotore superiore, dove verranno installati i prigionieri. Quindi il dispositivo inferiore viene posizionato sulla staffa, durante l'installazione i magneti vengono diretti verso l'alto.
8. Quindi viene installato il meccanismo dello statore. Prima di ciò, è necessario praticare dei fori nel dispositivo attraverso i quali verrà fissato l'assieme sulla staffa.
9. I prigionieri poggiano contro la piastra di alluminio, dopodiché viene montato il secondo meccanismo del rotore. Questo gruppo viene installato con gli elementi magnetici rivolti verso il basso.
10. Quindi, usando una chiave inglese, girare ogni perno a turno. Ciò garantirà un abbassamento uniforme del meccanismo del rotore superiore a quello inferiore. Dopo che il montaggio ha preso il posto necessario, i prigionieri devono essere smontati. Le piastre di alluminio vengono rimosse, non sono più necessarie.
11. Al termine dei lavori, l'intera struttura viene fissata con dadi. Gli elementi di fissaggio devono essere serrati il ​​più saldamente possibile, ma non rigidamente, altrimenti i fili possono essere strappati.
12. Si consiglia di utilizzare un robusto tubo d'acciaio come albero, la sua lunghezza dovrebbe essere di circa cinque metri. Il dispositivo di generazione finito è fissato su di esso. Successivamente, il telaio con lame di plastica viene collegato all'unità. Quindi la struttura assemblata viene montata su un sito preparato per l'installazione delle apparecchiature. Si consiglia di realizzare in anticipo una fondazione rinforzata a tre punti sulla superficie e per una migliore fissazione è necessario fornire allungamento.
13. Se parliamo di collegare la rete a un dispositivo di generazione eolica, il collegamento dei conduttori viene effettuato in una sequenza specifica. L'unità di controllo deve ricevere una risorsa dall'unità e convertire la corrente variabile in una costante, necessaria per caricare la batteria. La batteria manterrà la sua carica. Il meccanismo dell'inverter è progettato per convertire una corrente costante in una variabile, che verrà utilizzata per alimentare le apparecchiature domestiche.

Galleria fotografica

Installazione di elementi rotorici e magneti, nonché prigionieri su una piastra di alluminio Schemi per il fissaggio delle pale del meccanismo del rotore

Come eseguire da soli un calcolo del generatore eolico

Le formule vengono utilizzate per calcolare il parametro di potenza delle apparecchiature che verranno utilizzate in una determinata area. Innanzitutto si calcola la quantità di energia che consente al generatore eolico di generare durante tutto l'anno.

Calcolo della potenza totale dell'apparecchiatura

Per completare l'attività, vengono eseguite le seguenti azioni:

1. Per prima cosa si fanno i calcoli. In base ai risultati ottenuti, vengono selezionate la lunghezza degli elementi di rotazione, nonché l'altezza della torre.
2. Viene eseguita un'analisi della velocità media del flusso d'aria caratteristica di una particolare area. Ciò richiederà attrezzature speciali. Con esso, è necessario monitorare la forza del flusso d'aria per diversi mesi. Se non è presente uno strumento, è possibile richiedere i risultati ai rappresentanti della stazione meteorologica locale.

Il calcolo della potenza del generatore eolico viene effettuato secondo la formula Р=krV 3S/2.

Denominazioni dei simboli:

• r è il parametro della densità del flusso d'aria, in condizioni normali questo valore è 1.225 kg/m3;
• V è la velocità media del vento, misurata in metri al secondo;
• S è l'area totale del flusso d'aria, misurata in metri;
• k è il parametro di efficienza della turbina installata nell'apparecchiatura;

Utilizzando questi calcoli, è possibile determinare con precisione la quantità di energia richiesta per un gruppo elettrogeno in una determinata area. Se viene acquistata un'apparecchiatura di marca, la sua confezione dovrebbe indicare a quale forza del flusso d'aria il funzionamento del dispositivo sarà più efficiente. In media, questo valore sarà compreso tra sette e undici metri al secondo.

L'ingegnere utente di Odessa ha parlato in dettaglio della procedura per l'assemblaggio del dispositivo generatore, nonché dell'esecuzione dei calcoli.

Calcolo delle eliche per una turbina eolica

La procedura di calcolo viene eseguita secondo la formula Z=LW/60/V, notazione simbolica:

• Z è il valore a bassa velocità di un'elica;
• L è la dimensione del cerchio che descriveranno gli elementi di rotazione;
• W è la velocità di rotazione di una vite;
• V è il parametro di velocità del flusso d'aria.

Sulla base di questa formula, viene calcolato il numero di giri. Ma per il calcolo è necessario tenere conto del passo di una vite dell'attrezzatura. Si calcola con la formula H=2pR* tga.

Descrizione dei simboli:

• 2n è un valore costante di 6,28;
• R è il valore del raggio che descriverà gli elementi di rotazione dell'attrezzatura;
• tg a è l'angolo di sezione.

Calcolo di un inverter per un generatore eolico

Prima di eseguire questi calcoli, è necessario tenere conto del punto seguente. Se nella rete domestica viene utilizzata solo una batteria da 12 volt, non ha senso installare un inverter. La potenza media di un cottage estivo o di un'abitazione privata è di circa 4 kW, soggetta a carichi massimi. Per una tale rete, il numero di batterie sarà di almeno dieci, ognuna delle quali è progettata per 24 volt. Con così tante batterie, è consigliabile utilizzare un dispositivo inverter.

Ma per queste condizioni, quando vengono utilizzate dieci batterie da 24 volt, avrai bisogno di un generatore eolico da almeno 3 kW. Le apparecchiature più deboli non saranno in grado di fornire energia per un tale numero di batterie. Per gli elettrodomestici, questa potenza potrebbe essere troppo alta.

Il calcolo del parametro di potenza del dispositivo inverter viene effettuato come segue:

1. Innanzitutto, è necessario riassumere le caratteristiche di potenza di tutti i consumatori di energia.
2. Quindi viene determinato il tempo di consumo.
3. Viene calcolato il parametro del carico di picco.

Alexander Kapustin ha mostrato la procedura per avviare un generatore eolico con un inverter.

Qual è il posto migliore per l'installazione?

Per la massima efficienza, l'apparecchiatura deve essere collocata in un'area aperta, nel punto più alto. È importante che il generatore eolico non si trovi al di sotto del livello degli edifici vicini. Per questo motivo, ci saranno ostacoli al flusso del vento, per cui l'efficienza sarà bassa. Nel caso in cui il sito vada a un bacino idrico oa un fiume, il generatore eolico viene installato direttamente sulla riva.

Colline o grandi spazi vuoti sono ideali per il montaggio del sistema. È auspicabile che non ci siano barriere artificiali nello spazio che impediscano il passaggio del flusso del vento. Se il sito o l'edificio si trova entro i confini della città, il generatore eolico deve essere installato sul tetto. Per localizzare l'attrezzatura in un condominio residenziale, è necessario ottenere il consenso scritto dei vicini, nonché il permesso delle autorità governative. Il generatore sarà installato anche sul tetto.

Quando si sceglie un luogo, è importante ricordare che le turbine eoliche devono essere posizionate a non più di 15 metri dagli edifici e non oltre 25. Per questo motivo, il rumore del funzionamento dell'installazione non disturberà i residenti.