Tänään, kun sähkötariffit nousevat ja ihmisten halu rakentaa maamökkejä ja mökkejä pois "sivilisaatiosta" kasvaa, monet yksityistilojen omistajat kääntyvät yhä enemmän vaihtoehtoisten energialähteiden puoleen. Tällä hetkellä halvin on tuulivoima. Sen käyttöä varten on suunniteltu erityisiä laitteita. Artikkelissa pohditaan, mikä tuuligeneraattori on.
Terminologia
Tuulimyllyn sähkögeneraattori on laite, joka muuntaa ilmavirran kineettisen energian mekaaniseksi. Tämä voima käynnistää roottorin pyörimisen. Sen työn tuloksena mekaaninen energia muunnetaan myöhemmin sähköenergiaksi.
Teollinen käyttö
Tällaisia laitteita valmistavat suuret yksityiset tai julkiset energiayhtiöt. Yleensä ne yhdistetään ns. verkoiksi. Tuloksena on tuulipuistot. Nämä teollisuusverkot ovat erilaisiaydin- tai lämpöenergiasta, koska sekä raaka-aineet (polttoaine) että jäte puuttuvat kokonaan. Jotta tuulipuiston generaattori toimisi virheettömästi, keskimääräisen vuotuisen ilmavirran on oltava korkea. Nykyaikaisten järjestelmien teho voi olla 7,5 MW.
Toimintoongelmia
Teollisuustuuligeneraattori asennetaan erityisesti valmistetulle paikalle seitsemän tai kymmenen päivän kuluessa. Ja lupien saaminen rakennuksen rakentamiseen voi kestää joissakin tapauksissa yli vuoden. Lisäksi tuuligeneraattoreiden asennuspaikalla tarvitaan pitkäaikaisia tutkimuksia. Ainakin vuoden aikana tutkitaan ilmavirtojen suuntaa ja nopeutta. Kaikki nämä toimet pidentävät merkittävästi hankkeiden toteutusaikaa.
Lyhyt historiallinen tausta
On syytä huomata, että ihmiset alkoivat käyttää tuulienergiaa muinaisina aikoina. Yksinkertainen esimerkki on purje. Tuulimyllyjä rakennettiin jo 200 vuotta ennen aikakauttamme, ja sähkön keksimisen jälkeen ihmiset alkoivat yrittää käyttää ilmavirtojen voimaa sen saamiseksi. Edellisen vuosisadan 50-luvulle asti Neuvostoliitossa tehtiin jatkuvaa työtä uusien laitteiden suunnittelussa ja suunnittelussa. Tuuligeneraattoreita on käytetty laajasti maassa.
Soveltamisala
Tuuligeneraattoria voidaan käyttää suoraan aiottuun tarkoitukseen tai se voi suorittaa puhtaasti koristeellisia toimintoja. Potkuri voidaan varustaa räikkä ja laittaalaite mihin tahansa sopivaan paikkaan. Teollisiin tarkoituksiin tuuligeneraattoria käytettiin aikaisemmin viljan jauhamiseen. Nykyään näihin tarkoituksiin käytetään yleensä muita laitteita. Tuuligeneraattoreita käytetään usein kotona. Esikaupunkien kiinteistöjen omistajien arviot todistavat tällaisen suunnittelun tehokkuudesta veden pumppausprosessissa. Joten joidenkin käyttäjien mukaan yksikkö pystyy nostamaan noin 30-50 litraa / tunti kaivosta tai kaivosta. Tällaiset generaattorit ovat erittäin tärkeitä antamisen kann alta. Tuulirakenteet ovat usein välttämättömiä, jos verkon virransyötössä on katkoksia. Niitä käytetään myös lämmitysjärjestelmän käynnistämiseen. Tuuligeneraattoria käytetään kuitenkin yleisimmin sähkön tuottamiseen.
Luokittelu
Jos tuli tarpeelliseksi ostaa tuuligeneraattori omakotitaloon, sinun tulee oppia lisää tämän laitteen tyypeistä ja toimintaperiaatteesta. Suunnittelu voi olla karusellityyppinen. Tässä tapauksessa sillä on pystysuora kiertoakseli. Myös muotoilu voi olla siivekäs. Tämä tarkoittaa, että yksikön pyörimisakseli on vaakasuora. Harkitse seuraavaksi jokaista tyyppiä erikseen.
Karusellisuunnittelu
Tällaisella tuuligeneraattorilla on epäilemättä puolensa. Se saa nopeasti pitoa lisäämällä ilmavirran voimakkuutta. Myöhemmin pyörimisnopeus on lähes samalla tasolla. Tämä malli valvoo itsenäisesti tuulen suuntaa. Tämä tarkoittaa, että hän ei tarvitse ylimääräistäkalusteet. Karusellityyppinen tuuligeneraattori on hitaasti liikkuva. Tämä mahdollistaa melko yksinkertaisten järjestelmien käytön. Samalla alhainen nopeus rajoittaa merkittävästi rakenteiden käyttöä. Tämä johtuu siitä, että on tarpeen käyttää lisäksi step-up-vaihteistoja. Kertoimien tehokkuus on melko alhainen. Ilman vaihdelaatikkoa tuuligeneraattorin toiminta on huomattavasti vaikeampaa.
Siipien suunnittelu
Mikä tällainen generaattori (tuuli) on? Monien käyttäjien arvostelut puhuvat tämän suunnittelun puolesta. Siipityyppisellä yksiköllä on paljon etuja edellä kuvattuihin verrattuna. Tällaisen tuuligeneraattorin kiistattomista eduista käyttäjät pitävät melko korkeaa pyörimisnopeutta. Tämän ansiosta kertoimen lisäkäyttöä ei tarvita. Siipirakenteen siivet tulee sijoittaa kohtisuoraan ilmavirtaan nähden eli pystysuoraan. Tätä varten käytetään stabilointiainetta. Toinen etu, jonka käyttäjät sanovat siipituuligeneraattorilla olevan, on ilmavirran korkea energian muunnostehokkuus. Samanaikaisesti pyörimisnopeus tällaisissa malleissa on kääntäen verrannollinen terien lukumäärään. Tässä suhteessa yksiköillä on pääsääntöisesti enintään kolme siipeä. Tällaisten asennusten laaja suosio johtuu myös rakenteiden valmistuksen helppoudesta.
Laitteen valintakriteerit
Ensinnäkin on tarpeen määrittää tarkasti keskinopeus jasuositeltava ilmavirran suunta paikassa, jossa yksikkö toimii. Sinun tulee olla tietoinen joistakin parametreista. Joten alkunopeus, jolla terien pyöriminen alkaa, on 2 m/s. Yksikkö saavuttaa maksimaalisen hyötysuhteen virtauksella 9-12 m/s. Generaattorin teho riippuu potkurin halkaisijasta ja tuulen nopeudesta.
Suunnitteluominaisuudet
Mistä kodin tuuligeneraattori koostuu? Itse suunnittelu sisältää pyörän, jossa on terät. Siinä on myös vaihdelaatikko. Tämä mekanismi on suunniteltu muuntamaan ja siirtämään vääntömomenttia. Suunnittelussa on myös masto. Itse laite on asennettu siihen. Lisäksi laite on varustettu akulla ja invertterillä. Jälkimmäisen avulla tasavirta muunnetaan tehokkaaksi vaihtovirraksi.
Laite ja verkko
Useimmat nykyiset yksiköt toimivat keskitetyllä tai paikallisella sähkölähteellä. Se voi olla esimerkiksi dieselgeneraattori. Lisälähteen käytön tarve selittyy ilmavirtojen epävakaudella. Tässä tapauksessa verkko suorittaa stabilointitehtävän. Tällaisten rakenteiden käytölle on tietyt ehdot. Yksi tärkeimmistä on, että verkon tehon on välttämättä oltava suurempi kuin tuuligeneraattorin, vähintään 1,8 kertaa.
Toimintaperiaate
Tehokkaat ilmavirrat ajavat tuuligeneraattorin siipiä. Ne alkavat pyöriä. Vastaanotettu energia siirretään roottorin kautta kertoimelle. MitenEdellä todettiin, että yksiköt voivat toimia sekä yksin että ryhmissä. Joissakin malleissa on asennettu kertoimia laitteen suorituskyvyn parantamiseksi. On sanottava, että kaikki eivät voi ostaa tällaista yksikköä. Tältä osin jotkut ihmiset rakentavat tuuligeneraattoreita kotiinsa omin käsin. Harkitsemme tarkemmin, miten tämä tehdään.
Yksikkötyyppi
Mitä ovat tuuligeneraattorit kotiin? Laitteita on kahdenlaisia. Ensimmäinen on vaakasuuntainen ja toinen pystysuora tuuligeneraattori. Jälkimmäinen malli on käyttäjien itsensä mukaan helpompi koota ja asentaa - laitteen tasapainottaminen on melko helppoa. Lisäksi tällä järjestelmällä on korkeampi tehokkaan tuulen toiminnan kerroin. Mitä tehokkaampi laite valitaan kokoonpanoon, sitä suurempi on pyörän paino ja halkaisija. Tämä puolestaan vaikeuttaa tasapainottamista ja asennusta.
Komponentit
Ennen kuin teet tuuligeneraattorin, sinun tulee valmistella kaikki tarvittavat elementit ja yksityiskohdat:
- 12 V akku. Voit käyttää autolaitetta, mutta on parempi ostaa vaihtoehtoinen. Tällainen akku on turvallisempi ja kestävämpi.
- Generaattori 12 V.
- Roottori 1,5-2 m.
- Metallitynnyri tai -ämpäri (iso). On suositeltavaa käyttää alumiinista tai ruostumattomasta teräksestä valmistettua astiaa.
- Akun latausrele.
- Rele lampun lataamiseen (esimerkiksi autoissa).
- Puolitiivistetty kytkin.
- Liitäntärasia.
- Voltimittari. Voit käyttää autoa.
- Masto, jonka korkeus on 2-10 metriä. Voit myös tehdä sen itse. Tämä vaatii PVC-putkia ja metalliosia pohjaan.
- 4 M6-pulttia.
- Johdot.
- Ruostumaton lanka tai puristimet. Nämä elementit kiinnitetään mastoon.
Tarvitset myös seuraavat työkalut:
- Leikkurit.
- Poraa ja poraa.
- Ruuvimeisseli.
- Avaimet.
Maston asennus
Ennen sen asennusta on tarpeen täyttää perustus pohjan tilavuuden ja putken poikkileikkauksen mukaan. Tässä tapauksessa ilmasto- ja maaperän ominaisuudet tulee ottaa huomioon. Tuuliturbiinilla varustetun maston asennus suoritetaan laastin jähmettymisen jälkeen (vähintään viikko kaatamisen jälkeen). Voit yksinkertaisesti kaivaa pylvään maahan ja korjata kaverin johdot. Tämä vaihtoehto on kuitenkin vähemmän luotettava.
Roottori
Halkaisija valitaan keskimääräisen tuulennopeuden mukaan. Roottori valmistetaan ja hihnapyörä valmistetaan uudelleen (erityinen kitkapyörä, jossa on vanne tai ura kehän ympärillä, suunniteltu siirtämään liikettä käyttöhihnaan tai köyteen). Itse asiassa tuulen nopeuksilla 6-7 m/s asti 3 metrin elementin teho on suurempi.
Wings
Tynnyri on jaettu 4 yhtä suureen osaan. Tätä varten käytetään mittanauhaa ja merkkiä. Terät leikataan saksilla metallia varten. Siivet kiinnitetään sitten hihnapyörään ja pohjaan. Kiinnittiminäpultteja käytetään. Niiden paikat tulee mitata erittäin tarkasti, muuten joudut tulevaisuudessa usein säätämään kiertoa. Terät taittuvat kevyesti, järkevän rajoissa välttääkseen tarpeettomia puuskia ilmavirrassa.
Kokoaminen
Johdot on kytketty generaattoriin ja piiri kootaan kytkinrasiaan. Yksikkö on kiinnitetty mastoon. Johdot on kiinnitetty napaan ja generaattoriin. Seuraavaksi yksikkö ja sitten akku kytketään piiriin. Kuorma kytketään johtojen avulla, joiden poikkileikkaus on jopa 2,5 kW. Pyörimisnopeus asetetaan terien taivutusasteesta riippuen. Tällaisen yksikön pitäisi riittää energianlähteeksi maalaistaloon tai mökkiin.
Parempi tuottavuus
Kun masto nostetaan 20-25 metriin, ilmavirran nopeus kasvaa 30 %. Samalla energian tuotanto kasvaa jopa 1,5-kertaiseksi. Tätä vaihtoehtoa käytetään alhaisella tuulennopeudella (jopa 4 m/s). Korkealla mastolla puiden ja rakennusten vaikutus eliminoituu. Näin voit tehdä oman tuuliturbiinin.
Toimialan kehitys
Tänään voit ostaa kotiin tuuligeneraattorin kohtuulliseen hintaan. Tämä kertoo alan jatkuvasta ja aktiivisesta kehityksestä. Itse ostamalla tai kokoamalla asennuksen voit varmistaa oman kotisi energiariippumattomuuden varsin pitkäksi aikaa. Pääsääntöisesti yksikkö, jonka nimellisteho on 1 kW, riittää pieneen rakennukseen. Samaan aikaan tuulen nopeus laitteen toiminta-alueellapitäisi olla 8 m/s. Jos alueella ei ole vakaata ilmavirtaa tai se on heikko, laite voidaan varustaa dieselgeneraattorilla tai aurinkokennoilla. Venäjällä on nykyään havaittavissa vain taipumus asentaa tuuligeneraattoreita. Kotimarkkinoilla on edustettuna vain muutama pienitehoisten kotimaisten laitteiden valmistaja. Tuulivoimaloiden hinta 1 kW:lle täydellisessä sarjassa alkaa 35-40 tuhatta ruplaa. Nämä hinnat ovat kahden vuoden takaa. Varmennetta ei tarvitse myöntää laitteen asentamiseksi.
Hyödyntämisen haitat ja edut
Huolimatta energiatariffien jatkuvasta kasvusta, itse sähkön hinta ei ole missään määrin merkittävä arvo v altaosassa toimialoja muiden kustannusten kanssa. Vakaus ja toimitusvarmuus ovat tämän päivän kuluttajille avaintekijöitä. Tärkeimmät syyt, jotka aiheuttavat tuuligeneraattoreista hankitun teollisen energian hinnan nousun, ovat:
- Tarve itsenäiseen toimintaan jonkin aikaa. Näissä tapauksissa käytetään paristoja.
- Teollisen laadukkaan sähköenergian tarve. Tätä varten käytetään invertteriä.
- Jatkuvan käyttöajan tarve. Tällaisissa tapauksissa käytetään lisäksi dieselgeneraattoreita.
Mitä tulee laitteiden käyttöön jokapäiväisessä elämässä, toiminnan haittoja pitäisi olla:
- Akkujen korkea hinta. Hän onnoin 25 % itse laitteen hinnasta.
- Invertterin suhteellisen korkea hinta.
- Joissakin tapauksissa käytetään dieselgeneraattoria luotettavan sähkönsyötön varmistamiseksi. Sen hinta on verrattavissa itse laitteen hintaan.
On kuitenkin huomattava, että nämä tekijät menettävät merkityksensä nykyaikaisen kaksoismuunnos-UPS:n ja yhteisen verkon kanssa. Nykyään taloudelliselta kann alta katsottuna teollisiin tarkoituksiin on tarkoituksenmukaisinta vastaanottaa tuuligeneraattorin avulla ei sähköä, vaan tasa- tai vaihtovirtaa. Myöhemmin se muunnetaan lämmöksi käyttöveteen ja kodin lämmitykseen. Tätä varten käytetään lämmityselementtejä. Tällä järjestelmällä on etunsa. Erityisesti tässä tapauksessa tavallinen kattila vedellä voi toimia energian varaajana, lämmönkulutukselle ei ole niin tiukkoja vaatimuksia toimituksen jatkuvuudelle ja laadulle.
