Ветровой генератор

Использование устройств для выработки альтернативной электроэнергии с каждым годом становится все менее экзотическим. Одним из источников возобновляемой энергии является ветер. Чтобы преобразовать кинетическую энергию ветра в электрическую, необходимо использовать специальную машину, которая называется ветряным генератором. Ветряк можно приобрести в магазине, но вполне возможно изготовить его самостоятельно.

Современная ветряная электростанция

Современная ветряная электростанция

Что такое ветрогенератор

Ветровой генератор представляет собой турбину для производства электроэнергии за счет энергии ветра. Этот возобновляемый источник используется еще с седьмого века нашей эры. На протяжении многих веков люди строили ветряные мельницы, лопасти которых вращали жернова, перемалывающие еще зерно в муку. Основной движущей силой ветровых генераторов является обычный вечер. Энергия, которой он обладает, зависит от так называемой плотности ветра. Поэтому установка ветряков целесообразна в тех местах, где данный показатель самый высокий.

Старинная ветряная мельница

Старинная ветряная мельница

С целью определения метеорологических параметров специалисты замеряют силу ветра, составляют метеорологические карты распространения ветров, вычисляют их скорость в зависимости от высоты над уровнем моря, а также плотность воздушных масс. От этих показателей напрямую зависит целесообразность установки ветряного генератора в той или иной местности, определяется высота его размещения, количество лопастей на одной установке. Благодаря развитию электротехники, сегодня ветряки способны не только генерировать электроэнергию, но и накапливать ее в обычных аккумуляторах.

Преимущества ветряных генераторов заключается в том, что для них не требуется никакого топлива, громоздких сложных электротехнических устройств. Энергия ветра бесплатна, поэтому потратиться придется только на приобретение и монтаж оборудования. В процессе производства электроэнергии ветрогенераторы не выделяют никаких вредных веществ, они обладают абсолютной экологичностью.

Вместе с тем такие установки имеют ряд недостатков:

  • Подвижные части устройства слишком быстро изнашиваются.
  • В результате применения редуктора теряется часть мощности.
  • Один ветряк не способен вырабатывать большое количество электроэнергии, для полноценного питания домовладения нужно использовать несколько установок.

Несмотря на достаточно высокую стоимость, ветряные электростанции сегодня используются во многих странах мира. Доля энергии, выработанной таким способом, неуклонно растет. Особенно выгодны ветряки там, где постоянно дуют ветры.

Принцип работы и виды ветрогенераторов

Современные ветряные устройства создаются как с вертикальной, так и с горизонтальной осью. В домашних условиях лучше соорудить ветряк, обладающий горизонтальной осью. Он может обеспечить питанием домовладение или небольшое производство. Горизонтальный ветрогенератор состоит из следующих основных частей:

  • Коробка передач, работающая по принципу редуктора, которая состоит из нескольких шестеренок разного диаметра.
  • Вал ротора, на конце которого имеются лопасти.
  • Электрический генератор необходимой мощности.
  • Система торможения.

Основными конструктивными элементами горизонтальных ветрогенераторов считаются электрический генератор и вал ротора. Иногда систему оборудуют дополнительным мотором, который позволяет получать энергию от лопастей при возникновении экстремальных ситуаций. Если ветряк обладает достаточно высокой мощностью, его оборудуют ступенчатой коробкой передач, помогающей регулировать оптимальное вращение в зависимости от потребностей и силы воздушного потока. Лопасти мощных ветряков делают из прочного металлического сплава, не подверженного деформации, а также воздействию сильных порывов ветра и атмосферных осадков.

Горизонтальный ветрогенератор

Горизонтальный ветрогенератор

Устройство вертикального ветрогенератора отличается тем, что вал ротора у него имеет вертикальное положение. Основным преимуществом такого расположения является то, что генератор не нуждается в большой мощности ветре. Здесь вообще не важно, с какой скоростью он дует. Кроме того, какой ветряк не обязательно поднимать высоко над землей. Устройства коробки передач и блока преобразования в электрическую энергию вполне могут находиться рядом с землей, что намного облегчает их техническое обслуживание. Недостатком такой конструкции является то, что скорость вращения вала не очень большая, что значительно понижает коэффициент мощности. Чтобы увеличить этот показатель, во многих моделях устанавливается дополнительный двигатель, который для выработки большого количества электрического тока ускоряет турбину ветряка.

Вертикальный ветрогенератор

Вертикальный ветрогенератор

Принцип работы ветряного генератора понятен даже ребенку. Дующий на поверхности Земли ветер, благодаря законам аэродинамики, поворачивает лопасти, которые в свою очередь вращают вал, соединенный с генератором. Генератор, как и положено ему, осуществляет преобразование кинетической энергии вращательного движения в электрическую. Электроэнергия поступает в дом через систему распределительного оборудования, которое часто включает в себя для ее накопления.

Как построить ветряк своими руками

Самостоятельно сделать ветряной генератор довольно просто. В отличие от солнечных панелей, детали для которых необходимо приобретать и собирать по сложной схеме. Ветряные генераторы можно смастерить из подручных средств.

В первую очередь необходимо разработать чертеж, сложность которого зависит от типа станции. Ветряной генератор, имеющий горизонтальную ось, намного проще в сборке и установке, поэтому для производства электроэнергии на даче или в доме это самый оптимальный вариант. Особо нужно постараться с выбором оптимального места для установки ветряка. Учитывать нужно регион проживания, розу ветров в нем, а также месторасположение различных коммуникаций и электрических проводов во дворе.

Для создания своими руками бытового ветряного генератора потребуется:

  • Электрический генератор, который нужно приобрести, если вы не являетесь специалистом в электротехнике, способным самостоятельно его изготовить. Впрочем, для этой цели вполне подойдет генератор от автомобиля любой модели. Лучше остановиться на асинхронных генераторах, так как устройства постоянного тока не способны вырабатывать большое количество электроэнергии. Лучше всего подойдут небольшие 30-вольтовые агрегаты.
  • Лопасти турбины требуемых размеров.
  • Столб необходимой длины для установки ветрогенератора.
  • Аккумуляторные батареи.
  • Редуктор или коробка передач.
  • Блок управления.

Изготовить лопасти можно из металла, поливинилхлорида и даже из обычных деревянных досок. При выборе металлических лопастей опора должна быть достаточно мощной, чтобы выдержать их вес. Дерево недолговечно и плохо подходит для круглогодичной работы. В связи с этим, оптимальным вариантом видится изготовление лопастей из ПВХ. В качестве заготовок подойдут обычные канализационные трубы, которые нужно разрезать пополам, затем за четверть, после чего вырезать по шаблону.

Лопасти из полипропиленовой трубы

Лопасти из полипропиленовой трубы

Некоторые умельцы крепят лопасти на неодимовые магниты, что позволяет значительно снизить потерю мощности без какого-либо влияния на параметры генератора.

Подставку для лопастей делают из какой-нибудь пластины или металлической шестерни. В ней просверливают несколько отверстий, так чтобы можно было прикрепить лопасти болтами. Поверх лопастей прикручивают ступицы, изготовленные из таких же шестерней. Чтобы в этот участок не попадала вода, его можно закрыть крышкой. Для ветряка нужно изготовить хвост, в котором будет установлен генератор. Для этой цели понадобится деревянный брусок небольшого размера. На одну сторону этого бруска монтируют двигатель, а на другой хвостовик, который делают из нержавейки или алюминия. Когда вся система собрана, к ней прикрепляется пропеллер. После этого можно считать производство верхнего блока ветрогенератора завершенным. Теперь собранную конструкцию устанавливают на залитый бетонным раствором столб, соединяют провода и распределительные устройства.

Установка ветрогенератора

Установка ветрогенератора

Описанный самодельный ветрогенератор вряд ли сможет удовлетворить всем вашим потребностям. Однако он в состоянии запитать пару лампочек во дворе, а вы сможете насладиться результатами своего труда воочию. Если же вы решили всерьез перейти на возобновляемую энергию, ветрогенератор нужно приобрести уже готовый. К сожалению стоимость качественных ветряков сегодня очень высока и достигает почти 1000 у.е, что делает их использование в частном порядке нерентабельным. Может быть придет время, когда производство таких устройств будет поставлено на поток и их стоимость снизится в разы. Вот тогда можно будет говорить о преимуществах ветровой энергии всерьез.