Ветрогенератор из: Самодельные ветрогенераторы из авто-генераторов

Самодельные ветрогенераторы из авто-генераторов

>

Ветряк из авто-генератора с двойным статором

Ветрогенератор от “Мото26”, сделан из автомобильного генератора с двойным статором. Ветряк сделан для работы на акб 24 вольт, мощность в итоге 300ватт при ветре 9м/с. Подробности и фото в статье. >

Ветрогенератор своими руками

Практически полностью самодельный ветрогенератор, генератор которого изначально должен был быть из автомобильного генератора, но после того как корпус был сломан от генератора остался только статор, а корпус пришлось делать новый. >

Ветрогенератор из авто-генератора от Бычка

Генератор этого ветряка сделан из автомобильного генератора от гзузовика Бычек. Статор перемотан проводом 0,6 мм. Ротор полностью новый, был выточен у токоря по нужным размерам под купленные магниты 30*10*5мм. >

Простая передлка автомобильного генератора

Самая простая переделка автомобильного генератора на постоянные магниты. Генератор для этого ветряка делался из автогенератора, статор которого не подвергался изменениям, а вот ротор был оснащен неодимовыми магнитами. >

Генератор для ветряка из авто-генератора

Как просто и без особых усилий переделать автогенератор для самодельного ветрогенератора. Для переделки не-надо ни перематывать статор, не точить роторе под магниты. Вся переделка сводится к переключению фаз генератора, и оснащению ротора маленькими магнитиками для самовозбуждения ротора. >

Однолопастной винт для ветрогенератора

В продолжении усовершенствования ветрогенератора на этот раз было решено попробовать изготовить однолопастной винт и посмотреть какие приимущества он дает и какие недостатки присущи однолопастным винтам. Лопасть с противовесом имеет не жесткое крепление и может откланяться от оси вращения до 15 градусов. >

Ветрогенератор из тракторного генератора Г700

В этом ветрогенераторе в качестве генератора использован тракторный генератор с электровозбуждением. Генератор подвергся существенным изменениям, был перемотан статор более тонким проводом, а так-же домотала катушка ротора. Для этого ветряка винт был сделан из дюралюминия. Винт двухлопастной размахом 1,3м. >

Самодельный ветрогенератор для яхты

Самодельный ветрогенератор, генератор которого сделан из генератора мотоцикла ИЖ юпитер, Этот ветрогенератор специально создавался для эксплуатации на небольшой яхте, где должен был обеспечивать питанием навигационные приборы и мелкую электронику. >

Новый-второй ветрогенератор для яхты

В новом ветрогенераторе использовался статор от автомобильного генератора . Мощность нового ветряка теперь больше, диаметр винта также увеличился. Теперь ветрогенератор имеет новую защиту от сильного ветра , теперь винт не уходит в сторону, а опрокидывается, и хвост теперь не складывается, в общем подробности в статье. >

Ветряки цветы из велосипедных динамок

Иньтересные и красивые ветряки, генераторы которых это велосипедные динамо втулки. Сделаны они в виде всяких цветов, подсолнухов, ромашек, и окрашены в соответствующие цвета, красиво смотрятся как элемент дизайна.

Правильное расположение ветрогенератора

В регионах с высокой скоростью ветра, в прибрежных зонах и на объектах, где в зимний период солнечная электростанция «не справляется», для автономного энергоснабжения используют ветрогенераторные станции – «ветрогенераторы», (сокращённо ВГ). Но на большей территории нашей страны средняя скорость ветра составляет всего 4-5м/сек., тогда как ветрогенератору для выработки «номинальной мощности» требуется 10-12м/сек.. Именно поэтому нет никаких сомнений в важности правильной и продуманной установки устройства, достичения точки, где винт его окажется в зоне с максимальной скоростью ветра.

Мощность ветрогенератора и зависимость от скорости ветра и высоты мачты

Почему же так важно «не потерять» ни одного метра в секунду? Определим зависимость мощности ветрогенератора от скорости ветра. 

1. Кинетическая энергия воздуха, движущегося ламинарно (без завихрений)  W=1/2mV2, где m – масса воздуха, V – его скорость.

2. Массу воздуха, проходящего за время t и площадь S можно выразить следующим образом: m=VtSρ, где: S – площадь, описываемая винтом ВГ, ρ – плотность воздуха.

3. Чтобы определить мощность (P), делим энергию на время, подставляем выражение для массы, получаем: P=1/2V3Sρ.

4. Если теперь умножить выражение на КПД устройства в целом, включающее в себя коэффициент преобразования лопастей винта, коэффициент полезного действия редуктора и генератора (ƞ), получим реальную мощность «ветряка»: P=1/2V3Sρ ƞ. На практике обычно значение  ƞ лежит в пределах 0,4-0,5.

Как видно из расчета, мощность ВГ пропорциональна третей степени скорости ветра, то есть увеличение скорости в 2 раза даст увеличение мощности в 8 раз!

Таким образом, скорость ветра и отсутствие турбулентностей (завихрений) должны иметь решающее значение при выборе места установки ветрогенератора. Из этих соображений идеально подходят: 

• берег крупного водоема;
• вершина горы или возвышенности;
• центр протяженного поля. 

Увы, в реальной жизни мало кто имеет на своем участке моря, поля и горы.  Поэтому принцип только один – чем выше установка, тем лучше. В идеале, Ветрогенератор должен быть выше не менее, чем на 6 (шесть) метров окружающих его предметов (дома, деревьев, строений, возвышенностей), чтобы оказаться в зоне ламинарного движения воздуха.

Приведем простой пример, который можно легко проверить в on-line калькуляторе для расчета на нашем сайте. Рассмотрим модель пятилопастного ветрогенератора HY-1000, стоящий в «бесконечном» поле вблизи Санкт-Петербурга:

• При высоте мачты 5 метров максимальная выработка достигается в сентябре и составляет 1,38кВтч/сутки;
• Если увеличить высоту мачты до 10 метров, получим 2,43 кВтч/сутки;
• Увеличим высоту до 20 метров и получим уже – 3,12 кВтч/сутки.  

Вывод напрашивается сам собой –  часто вместо увеличения мощности ветрогенератора достаточно увеличить высоту мачты.

Решающая роль места установки «ветряка» в эффективности энергосистемы

Очень велик соблазн приделать мачту ветрогенератора к дому для увеличения высоты всей конструкции. Несмотря на очевидные плюсы, данный подход имеет ряд минусов:

Во-первых, установка издает звуки, и звуки эти отлично могут быть переданы по мачте на конструкцию дома, что со временем будет раздражать его жителей. Во-вторых, если здание находится в черте города, могут потребоваться дополнительные согласования в надзорных органах.

Стоит также обратить внимание на конструкцию самой мачты. Если горизонтальные линейные размеры мачты сравнимы или превышают размеры ВГ, то, собственно, сама мачта может являться источником турбулентности.

Очень показательный пример, когда мачта по сути мешает работать системе, плюс частично затеняет солнечные батареи, представлен на фотографии.

          

Особое внимание нужно уделить выбору сечения кабеля. Так как ВГ находится на мачте, а контроллер заряда где-то в доме, длина линии может быть значительной, равно как и падение напряжения. Это может привести к снижению эффективности заряда аккумуляторных батарей. Из этих соображений, площадь сечения кабеля должна быть достаточно большой, чтобы данный эффект был незначителен. Для расчёта площади сечения кабеля следует обратиться к правилам, описанным в статье Расчёт сечения провода.

В отличие от монтажа солнечных батарей, установка «ветряка» часто влечет за собой капитальные строительные работы, такие как бетонирование основания, монтаж свай для растяжек, сварочные работы. Тем не менее, правильно выполненный монтаж обеспечит надежную и эффективную работу системы, и максимальную выработку энергии на протяжении всего срока эксплуатации.

Читать другие статьи..

В Германии тестируют плавучий ветрогенератор для глубоких морей | Анализ событий в политической жизни и обществе Германии | DW

Сначала озеро, потом Балтийское море, затем тихоокеанское побережье Китая. Таков план испытаний новой технологии для получения возобновляемой энергии с помощью ветра. На севере Германии близ Бремерхафена энергетическая компания EnBW и инженерная фирма Aerodyn Engineering начали тестировать плавучий ветрогенератор. Точнее, его модель в масштабе 1:10. Проект получил название Nezzy2.

EnBW – специалист по морским ветропаркам

EnBW уже имеет немалый опыт в области морской ветроэнергетики. С 2011 года компания эксплуатирует на Балтике первый в Германии коммерческий морской ветропарк, состоящий из 21 ветрогенератора, в 2015 году недалеко от него вошел в строй значительно более крупный парк с 80 ветряками, с января 2020 года еще 87 мощных турбин в двух парках на Северном море обеспечивают “зеленой” электроэнергией статистически 710 тысяч домашних хозяйств.

Канцлер ФРГ Ангела Меркель облетает в 2011 году первый в Германии морской ветропарк Baltic 1

Компания намерена и дальше ускоренно развивать морскую ветроэнергетику, в том числе со своей французской дочерней компанией Valeco, поскольку в Германии на суше установка ветряков все чаще наталкивается на сопротивление местного населения.

На море – другая проблема, техническая: ставить на дно ветрогенераторы экономически целесообразно при глубине не более 50 метров. Так что относительно мелкие Балтийское и Северное моря для этих целей подходят, но вот уже на атлантическом побережье Франции с имеющимися технологиями особо не развернешься.     

Значит, нужны не стационарные, а плавучие ветряки. Их разработкой уже около десяти лет занимается созданная в 1997 году в городке Рендсбурге на севере Германии фирма Aerodyn Engineering, специализирующаяся на разработке технических решений для ветряков. Тестирование своего предыдущего проекта Nezzy она провела в 2018 году у глубоких тихоокеанских берегов Японии.

Nezzy2  бросит якорь в Китае

И вот теперь – проект Nezzy2, состоящий уже из двух соединенных друг с другом ветряков высотой в 18 метров. Они закреплены на плавающем бетонном фундаменте, который находится чуть ниже поверхности воды, так что со стороны видны только три удерживающих его на нужной глубине “поплавка”.

Фундамент закреплен на дне шестью якорями.

Стоящую на якорях конструкцию Nezzy2 держат на воде три “поплавка”

Два ветрогенератора делают плавучую конструкцию более стабильной, это доказали испытания модели в масштабе 1:36, успешно проведенные в специальной установке с искусственными волнами в Корке в Ирландии. Начавшийся теперь первый этап испытаний 18-метровой модели проходит в Германии на озере глубиной в 10 метров, что в масштабе 1:1 соответствовало бы 100 метрам. Поскольку здесь нет ни волн, ни течения, то тестируется главных образом работа самих ветрогенераторов.

Затем в течение двух с половиной месяцев модель Nezzy2 собираются испытывать в Балтийском море, после чего конструкцию полностью демонтируют, чтобы в конце 2021 года совместно с китайским партнером начать у берегов КНР испытания конечного варианта плавучего ветрогенератора высотой в 180 метров и общей мощностью в 15 МВт. 

Плавучие ветропарки – это уже не фантастика

“Потенциал у новой технологии огромный. Ее можно будет применять в странах и на морских территориях с большими глубинами, что расширит возможности возобновляемой энергетики”, – убеждена Ханна Кёниг (Hannah König), возглавляющая в EnBW отдел ветряной и морской техники.

“Мы убеждены, что Nezzy2 позволит мировой ветряной энергетике в будущем производить на море из ветра еще более выгодную электроэнергию”, – указывает исполнительный директор Aerodyn Engineering Зёнке Зигфридсен (Sönke Siegfriedsen). Ведь плавучие ветряки будут монтировать на берегу, а потом уже готовую конструкцию просто буксировать на нужную позицию, что существенно дешевле установки посреди моря стационарного ветрогенератора.

Китай активно развивает ВИЭ. Этот морской ветропарк вблизи Шанхая был сооружен более десяти лет назад

Над плавучими ветрогенераторами работают сейчас далеко не только EnBW и Aerodyn Engineering. Наиболее известным проектом является Hywind Scotland – первый в мире плавучий ветропарк из пяти ветряков по 6 МВт, сооруженный в 2017 году в Северном море норвежским энергетическим концерном Equinor у берегов Шотландии. Схожие проекты с разными технологиями имеются в Португалии, Испании, Франции, Японии.

Так что плавающие в относительно глубоких водах Атлантического и Тихого океанов ветряки – это уже не фантастика, а начавшийся завтрашний день. EnBW стремится ускорить его приход, но при этом не забывает про “традиционные” ветропарки. Еще один мощностью в 900 МВт, в котором будет до 100 закрепленных на дне Северного моря башен, компания планирует соорудить к 2025 году. 

Смотрите также:

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Электростанция из аккумуляторов

  Как хранить в промышленных масштабах излишки электроэнергии, выработанной ветрогенераторами и солнечными панелями? Соединить как можно больше аккумуляторов! В Германии эту технологию с 2014 года отрабатывают в институте общества Фраунгофера в Магдебурге (фото). По соседству, в Шверине, тогда же заработала крупнейшая в Европе коммерческая аккумуляторная электростанция фирмы WEMAG мощностью 10 МВт.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Большие батареи на маленьком острове

  Крупнейшие аккумуляторные электростанции действуют в США и странах Азии. А на карибском острове Синт-Эстатиус (Нидерландские Антилы) с помощью этой технологии резко снизили завоз топлива для дизельных электрогенераторов. Днем местных жителей, их около 4 тысяч, электричеством с 2016 года снабжает солнечная электростанция, а вечером и ночью – ее аккумуляторы, установленные фирмой из ФРГ.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Главное – хорошие насосы

  Гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) – старейшая и хорошо отработанная технология хранения электроэнергии. Когда она в избытке, электронасосы перекачивают воду из нижнего водоема в верхний. Когда она нужна, вода сбрасывается вниз и приводит в действие гидрогенератор. Однако далеко не везде можно найти подходящий водоем и нужный перепад высот. В Хердеке в Рурской области условия подходящие.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Место хранения – норвежские фьорды

  Оптимальные природные условия для ГАЭС – в норвежских фьордах. Поэтому по такому кабелю с 2020 года подводная высоковольтная линия электропередачи NordLink длиной в 623 километра и мощностью в 1400 МВт будет перебрасывать излишки электроэнергии из ветропарков Северной Германии, где совершенно плоский рельеф, на скалистое побережье Норвегии. И там они будут храниться до востребования.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Электроэнергия превращается в газ

  Избытки электроэнергии можно хранить в виде газа. Методом электролиза из обычной воды выделяется водород, который с помощью СО2 превращается в метан. Его закачивают в газохранилища или на месте используют для заправки автомобилей. Идея технологии Power-to-Gas родилась в 2008 году в ФРГ, сейчас здесь около 30 опытно-промышленных установок. На снимке – пилотный проект в Рапперсвиле (Швейцария).

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Водород в сжиженном виде

  Идея Power-to-Gas дала толчок разработкам в разных направлениях. Зачем, к примеру, превращать в метан полученный благодаря электролизу водород? Он и сам по себе отличное топливо! Но как транспортировать этот быстро воспламеняющийся газ? Ученые университета Эрлангена-Нюрнберга и фирма Hydrogenious Technologies разработали технологию его безопасной перевозки в цистернах с органической жидкостью.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  В чем тут соль?

  Соль тут в тех круглых резервуарах, которые установлены посреди солнечной электростанции на краю Сахары близ города Уарзазат в Марокко. Хранящаяся в них расплавленная соль выступает в роли аккумуляторной системы. Днем ее нагревают, а ночью используют накопленное тепло для производства водяного пара, подаваемого в турбину для производства электричества.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Каверна в роли подземной батарейки

  На северо-западе Германии много каверн – пещер в соляных пластах. Одну из них энергетическая компания EWE и ученые университета Йены превратили в полигон для испытания технологии хранения электроэнергии в соляном растворе, обогащенном особыми полимерами, которые значительно повышают эффективность химических процессов. По сути дела, речь идет о попытке создать гигантскую подземную батарейку.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Крупнейший “кипятильник” Европы

  Человечество давно уже использует тепло для производства электроэнергии. Возобновляемая энергетика поставила задачу, наоборот, превращать электричество, в том числе и избыточное, в тепло (Power-to-Heat). Строительство в Берлине крупнейшего “кипятильника” Европы мощностью 120 МВт для отопления 30 тысяч домашних хозяйств компания Vattenfall намерена завершить к концу 2019 года.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Накопители энергии на четырех колесах

  Когда по дорогам мира будут бегать миллионы электромобилей с мощными аккумуляторными батареями, они превратятся в еще один крупный накопитель энергии из возобновляемых источников. Этому поспособствуют умные сети энергоснабжения (Smart grid): они будут стимулировать подзарядку по низким ценам в моменты избытка электричества. (На фото – заправка для электромобилей в Китае).

  Автор: Андрей Гурков

 

В Испании придумали «вибратор», преобразующий энергию ветра

В Испании придумали ветряк, не использующий вращающиеся лопасти. По словам создателей, механизм проще, безопасней и дешевле традиционных ветрогенераторов.

Гигантские ветряки, которые давно стали символом альтернативной энергетики и устанавливаются в огромных количествах в разных странах мира, возможно, в будущем, уступят место более компактным, безопасным и эффективным устройствам, предложенным испанскими изобретателями.

Ветряная электроэнергетика – одна из немногих отраслей, которая продолжила уверенный рост даже в кризисный 2020 год. По подсчетам аналитиков компании BloombergNEF, в минувшем году в мире введено в эксплуатацию ветряных установок рекордной мощностью 96,7 гигаВатт – на 59% больше, чем введено в 2019 году.

Большая часть (93%) – установки, введенные на суше, строительство морских ветряков показало падение на 13% по сравнению с 2019 годом. При этом основной прирост приходится на новые генераторы, введенные в США и Китае.

Однако традиционные вращающиеся ветряки размером и высотой в десятки метров – не самый лучший способ превращения энергии ветра в электричество, уверены основатели испанского стартапа Vortex Bladeless, предложившие оригинальную модель генератора.

Дизайн их установки недавно получил поддержку норвежской государственной энергетической компании Equinor, назвавшей проект одним из 10 перспективных стартапов в области энергетики.

Пока экспериментальный образец имеет в высоту всего три метра. Он представляет из себя вытянутый цилиндр на подвижной опоре, который способен колебаться вперед-назад под действием напора ветра. Необычный дизайн устройства уже привлек внимание огромного числа пользователей сайта Reddit, где остряки обратили внимание не его фаллическую форму и прозвали «skybrator».

«Наша технология имеет другие характеристики, которые позволяют использовать места, где традиционные ветряные фермы не годятся», — пояснил Guardian основатель стартапа Давид Янез.

Принцип работы устройства основан на образовании особых вихрей позади твердых тел, обтекаемых потоком воздуха. В основании мачты имеются два кольцевых отталкивающих магнита, которые возвращают ее в исходное положение при наклоне. За счет таких движений, частота которых зависит от силы ветра, и происходит генерация электроэнергии.

Основа мачты – углеволокно, срок службы которого оценивают в 25 лет. Отсутствие вращающихся лопастей делает Vortex тише, компактнее, и дешевле в обслуживании, а также позволяет ему легче адаптироваться к изменению направления ветра.

А отсутствие вращающегося генератора не позволит ему замерзнуть во время зимних штормов, как это происходило со многими ветряками в Техасе в минувшем феврале. Как уверяют создатели, производство энергии на новых ветряках будет на 30% дешевле, чем на традиционных, в основном – за счет низкой стоимости установки и обслуживания.

«В нашей машине нет ни шестерней, ни тормозов, ни подшипников, ни валов, – пояснил Янез. – Ей не требуется смазка, и там нет частей, которые бы изнашивались из-за трения».

Речь может идти об установке новых генераторов вблизи промышленных и жилых районов, где традиционные ветряки обычно не устанавливают из-за их вредного влияния. Генераторы могут устанавливаться вместе с солнечными панелями для отдельных домовладений.

«Они дополняют друг друга, поскольку солнечные панели производят электричество днем, а скорость ветра обычно растет ночью, — говорит предприниматель. – Однако главная выгода технологии – уменьшение экологического воздействия, внешний облик, стоимость работы и обслуживания турбины».

Предложенный генератор не представляет опасности для перелетных птиц и других животных, в том числе в населенных районах. По мнению специалистов, массовый переход на подобные устройства и отказ от традиционных ветряков может сохранить жизни птиц и летучих мышей, ежегодно гибнущих от ударов о лопасти, иногда раскручивающиеся до скоростей в 300 км/ч. Только в США по этой причине, по подсчетам экологов, ежегодно погибает до 500 тыс. птиц.

Для работающих и живущих рядом людей его шум не будет представлять проблем, так как возникает на частотах, не слышимых человеческим ухом.

«Пока турбина небольшая и производит мало энергии. Но мы ищем индустриального партнера для масштабирования наших планов и постройки 140-метровой установки мощностью 1 мегаВатт», — пояснил Янез.

В Шахтах разработали уникальный вертикальный ветрогенератор

В Шахтах разработали уникальный вертикальный ветрогенератор

Магистрант Шахтинского филиала ДГТУ Владислав Шарабур предложил оригинальную конструкцию ветрогенератора с вертикальной осью вращения для выработки электрического тока. Уникальная разработка обладает улучшенными шумовыми характеристиками, высокой ремонтопригодностью и низкой стоимостью эксплуатации и может заменить существующие зарубежные и отечественные аналоги.

Особенность конструкции заключается в специальном размещении ограничителей поворота каждой лопасти ветрогенератора, ударяясь о которые воздушный поток создает давление и вращает ротор, вырабатывающий электрический ток.

– При движении лопастей в обратном направлении крылья ветрогенератора стремятся повернуться перпендикулярно направлению ветра, препятствуя воздушному потоку, – пояснил автор разработки, магистрант кафедры «Строительство и техносферная безопасность» ИСОиП (филиала) ДГТУ в г. Шахты Владислав Шарабур. – Мы разместили ограничители поворота каждой лопасти таким образом, чтобы они не мешали прохождению воздуха. Для исключения нежелательных колебаний при работе ветрогенератора поворотные лопасти связаны между собой шарнирными тягами.

Инновационная конструкция обладает увеличенным ресурсом работы при малых скоростях вращения элементов ветрогенератора. Такое оборудование имеет небольшие размеры ветряного колеса: высота – 1 м, диаметр – 0,6 м. Его мощность составляет до 200 Вт при скорости ветра более 1,2 м/с.

– Зарубежные и отечественные аналоги с такой же мощностью имеют размеры ветроколеса на 25-30% больше, а, как известно, чем длиннее лопасти, тем сильнее нагрузка и меньше срок службы ветрогенератора, – рассказал Владислав.

Область применения ветрогенераторов довольно обширна – оборудование необходимо в местах, где подключение к существующим электрическим сетям или доставка дизельного топлива обходится дорого. Как отмечает разработчик, свою инновацию он планирует использовать в сельском хозяйстве. Например, уникальное оборудование будет полезно при управлении заслонками в водоканалах (энергию ветрогенератора можно будет использовать для поднятия и опускания заслонок).

– Традиционные источники энергии экологически небезопасны, при этом они непрерывно потребляют различные виды топлива, запасы которого не безграничны. Ветрогенераторы могут способствовать решению проблем экологии и дефицита электроэнергии в мире, – отметил инноватор.

Владислав Шарабур ведет разработки под руководством доцента кафедры «Технические системы ЖКХ и сферы услуг» ИСОиП (филиала) ДГТУ в г. Шахты Михаила Лемешко совместно с магистрантом Павлом Чаплиным.

Разработчики изготовили и провели испытания моделей ветрогенераторов с вертикальным валом вращения и подали заявку на выдачу патента. В будущем команда ДГТУ планирует вывести свою инновационную продукцию на рынок.

Как сделать вертикальный ветрогенератор на 220В для дома своими руками

Электроэнергия неуклонно дорожает. Чтобы чувствовать себя комфортно за городом в жаркую летнюю погоду и морозным зимним днем, необходимо или основательно потратиться, или заняться поиском альтернативных источников энергии. Россия – огромная по площади страна, имеющая большие равнинные территории. Хотя в большинстве регионов у нас преобладают медленные ветры, малообжитая местность обдувается мощными и буйными воздушными потоками. Поэтому присутствие ветрогенератора в хозяйстве владельца загородной недвижимости чаще всего оправдано. Подходящую модель выбирают, исходя из местности применения и фактических целей использования.

Ветряк #1 — конструкция роторного типа

Можно сделать своими руками несложный ветряк роторного типа. Конечно, снабдить электроэнергией большой коттедж ему вряд ли будет под силу, зато обеспечить электричеством скромный садовый домик вполне под силу. С его помощью можно снабдить светом в вечернее время суток хозяйственные постройки, осветить садовые дорожки и придомовую территорию.

Подробнее о других видах альтернативных источников энергии можно прочитать в данной статье: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/alt_otoplenie/alternativnye-istochniki-energii.html

Так или почти так выглядит роторный ветрогенератор, сделанный своими руками. Как видите, в конструкции этого оборудования нет ничего сверхсложного

Подготовка деталей и расходников

Чтобы собрать ветрогенератор, мощность которого не будет превышать 1,5 КВт, нам понадобятся:

• генератор от автомобиля 12 V;
• кислотный или гелиевый аккумулятор 12 V;
• преобразователь 12V – 220V на 700 W – 1500 W;
• большая ёмкость из алюминия или нержавеющей стали: ведро или объёмистая кастрюля;
• автомобильное реле зарядки аккумулятора и контрольной лампы заряда;
• полугерметичный выключатель типа «кнопка» на 12 V;
• вольтметр от любого ненужного измерительного устройства, можно автомобильный;
• болты с шайбами и гайками;
• провода сечением 2,5 мм² и 4 мм²;
• два хомута, которыми генератор будет крепиться к мачте.

Для выполнения работы нам будут нужны ножницы по металлу или болгарка, рулетка, маркер или строительный карандаш, отвертка, ключи, дрель, сверло, кусачки.

Большинство владельцев частных домов не признают использование геотермального отопления, однако подобная система имеет перспективы. Подробнее о преимуществах и недостатках данного комплекса можно прочитать в следующем материале: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/alt_otoplenie/geotermalnoe-otoplenie-doma-svoimi-rukami.html

Ход конструкторских работ

Мы собираемся изготовить ротор и переделать шкив генератора. Для начала работы нам понадобится металлическая ёмкость цилиндрической формы. Чаще всего для этих целей приспосабливают кастрюлю или ведро. Возьмем рулетку и маркер или строительный карандаш и поделим ёмкость на четыре равные части. Если будем резать металл ножницами, то, чтобы их вставить, нужно сначала сделать отверстия. Можно воспользоваться и болгаркой, если ведро не выполнено из крашеной жести или оцинкованной стали. В этих случаях металл неминуемо перегреется. Вырезаем лопасти, не прорезая их до конца.

Чтобы не ошибиться с размерами лопастей, которые мы прорезаем в ёмкости, необходимо сделать тщательные замеры и тщательно всё пересчитать

В днище и в шкиве размечаем и высверливаем отверстия для болтов. На этой стадии важно не торопиться и расположить отверстия с соблюдением симметрии, чтобы при вращении избежать дисбаланса. Лопасти следует отогнуть, но не слишком сильно. При выполнении этой части работы учитываем направление вращения генератора. Обычно он крутится по движению часовой стрелке. В зависимости от угла изгиба увеличивается и площадь воздействия потоков ветра, а, значит, и скорость вращения.

Это ещё один из вариантов лопастей. В данном случае каждая деталь существует отдельно, а не в составе ёмкости, из которой вырезалась

Раз каждая из лопастей ветряка существует отдельно, прикручивать нужно каждую. Преимущество такой конструкции в её повышенной ремонтопригодности

Ведро с готовыми лопастями следует закрепить на шкиве, используя болты. На мачту при помощи хомутов устанавливаем генератор, затем подсоединяем провода и собираем цепь. Схему, цвета проводов и маркировку контактов лучше заранее переписать. Провода тоже нужно зафиксировать на мачте.

Чтобы подсоединить аккумулятор, используем провода 4 мм², длина которых не должна быть более 1-го метра. Нагрузку (электроприборы и освещение) подключаем с помощью проводов сечением 2,5 мм². Не забываем поставить преобразователь (инвертер). Его включают в сеть к контактам 7,8 проводом 4 мм².

Конструкция ветряной установки состоит из резистора (1), обмотки стартера генератора (2), ротора генератора (3), регулятора напряжения (4), реле обратного тока (5), амперметра (6), аккумулятора (7), предохранителя (8), выключателя (9)

Достоинства и недостатки такой модели

Если всё сделано правильно, работать этот ветрогенератор будет, не создавая вам проблем. При аккумуляторе 75А и с преобразователем 1000 W он может питать уличное освещение, охранную сигнализацию, приборы видеонаблюдения и т.д.

Схема работы установки наглядно демонстрирует то, как именно энергия ветра преобразуется в электричество и то, как она используется по назначению

Достоинства такой модели очевидны: это весьма экономичное изделие, хорошо поддаётся ремонту, не требует особых условий для своего функционирования, работает надежно и не нарушает ваш акустический комфорт. К недостаткам можно отнести невысокую производительность и значительную зависимость от сильных порывов ветра: лопасти могут быть сорваны воздушными потоками.

Изготовить солнечную батарею возможно и самостоятельно. Пошаговая инструкция расположена здесь: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/alt_otoplenie/solnechnaya-batareya-svoimi-rukami.html

Ветряк #2 — аксиальная конструкция на магнитах

Аксиальные ветряки с безжелезными статорами на неодимовых магнитах в России до последнего времени не делали по причине недоступности последних. Но теперь они есть и в нашей стране, причем стоят они дешевле, чем изначально. Поэтому и наши умельцы стали изготавливать ветрогенераторы этого типа.

Со временем, когда возможности роторного ветрогенератора уже не будут обеспечивать все потребности хозяйства, можно сделать аксиальную модель на неодимовых магнитах

Что необходимо подготовить?

За основу аксиального генератора нужно взять ступицу от автомобиля с тормозными дисками. Если эта деталь была в эксплуатации, её необходимо разобрать, подшипники поверить и смазать, ржавчину счистить. Готовый генератор будет покрашен.

Чтобы качественно отчистить ступицу от ржавчины, воспользуйтесь металлической щеткой, которую можно насадить на электродрель. Ступица снова будет выглядеть отлично

Распределение и закрепление магнитов

Нам предстоит наклеивать магниты на диски ротора. В данном случае используются 20 магнитов размером 25х8мм. Если вы решите сделать другое количество полюсов, то используйте правило: в однофазном генераторе должно быть сколько полюсов, столько и магнитов, а в трехфазном необходимо соблюдать соотношение 4/3 или 2/3 полюса к катушкам. Размещать магниты следует, чередуя полюса. Чтобы их расположение было правильным, используйте шаблон с секторами, нанесенными на бумаге или на самом диске.

Если есть такая возможность, магниты лучше использовать прямоугольные, а не круглые, потому что у круглых магнитное поле сосредоточено в центре, а у прямоугольных – по их длине. Противостоящие магниты должны иметь разные полюса. Чтобы ничего не перепутать, маркером нанесите на их поверхность «+» или «-». Для определения полюса возьмите один магнит и подносите к нему другие. На притягивающихся поверхностях ставьте плюс, а на отталкивающихся – минус. На дисках полюса должны чередоваться.

Магниты правильно размещены. Перед их фиксацией эпоксидной смолой, необходимо сделать бортики из пластилина, чтобы клейкая масса могла застыть, а не стекла на стол или пол

Для закрепления магнитов нужно использовать сильный клей, после чего прочность склейки дополнительно усиливают эпоксидной смолой. Ею заливают магниты. Чтобы предотвратить растекание смолы можно сделать бордюры из пластилина или просто обмотать диск скотчем.

Трехфазные и однофазные генераторы

Однофазный статор хуже трехфазного, потому что при нагрузке он даёт вибрацию. Это происходит из-за разницы в амплитуде тока, которая возникает по причине непостоянной отдачи его за момент времени. Трехфазная модель этим недостатком не страдает. Мощность в ней всегда постоянна, потому что фазы друг друга компенсируют: если в одной ток падает, а в другой он нарастает.

В споре однофазного и трехфазного вариантов последний выходит победителем, потому что дополнительная вибрация не продлевает срок службы оборудования и раздражает слух

В результате отдача трехфазной модели на 50% превышает тот же показатель однофазной. Другим плюсом отсутствия ненужной вибрации является акустический комфорт при работе под нагрузкой: генератор не гудит во время его эксплуатации. Кроме того, вибрация всегда выводит ветрогенератор из строя до истечения срока его эксплуатации.

Процесс наматывания катушек

Любой специалист вам скажет, что перед наматыванием катушек нужно произвести тщательный расчет. А любой практик все сделает интуитивно. Наш генератор не будет слишком быстроходным. Нам нужно, чтобы процесс зарядки 12-вольтового аккумулятора начался при 100-150 оборотах в минуту. При таких исходных данных общее число витков во всех катушках должно составлять 1000-1200шт. Осталось разделить эту цифру на количество катушек и узнать, сколько витков будет в каждой.

Чтобы сделать ветрогенератор на низких оборотах мощнее, нужно увеличить число полюсов. При этом в катушках возрастет частота колебания тока. Для намотки катушек лучше использовать толстый провод. Это уменьшит сопротивление, а, значит, сила тока возрастет. Следует учесть, что при большом напряжении ток может оказаться «съеденным» сопротивлением обмотки. Простой самодельный станочек поможет быстро и аккуратно намотать качественные катушки.

Статор размечен, катушки уложены на свои места. Для их фиксации используется эпоксидная смола, стеканию которой снова противостоят пластилиновые бортики

Из-за числа и толщины магнитов, расположенных на дисках, генераторы могут значительно различаться по своим рабочим параметрам. Чтобы узнать, какую мощность ждать в результате, можно намотать одну катушку и прокрутить её в генераторе. Для определения будущей мощности, следует измерить напряжение на определенных оборотах без нагрузки.

Например, при 200 оборотах в минуту получается 30 вольт при сопротивлении 3 Ом. Отнимаем от 30 вольт напряжение аккумулятора в 12 вольт, а получившиеся 18 вольт делим на 3 Ом. Результат – 6 ампер. Это тот объём, который отправится на аккумулятор. Хотя практически, конечно, выходит меньше из-за потерь на диодном мосту и в проводах.

Чаще всего катушки делают круглыми, но лучше их чуть вытянуть. При этом меди в секторе получается больше, а витки катушек оказываются прямее. Диаметр внутреннего отверстия катушки должен соответствовать размеру магнита или быть немногим больше его.

Проводятся предварительные испытания получившегося оборудования, которые подтверждают его отличную работоспособность. Со временем и эту модель можно будет усовершенствовать

Делая статор, учтите, что его толщина должна соответствовать толще магнитов. Если число витков в катушках увеличить и сделать статор толще, междисковое пространство увеличится, а магнитопоток уменьшится. В результате может образоваться то же напряжение, но меньший ток из-за возросшего сопротивления катушек.

В качестве формы для статора используют фанеру, но можно на бумаге разметить сектора для катушек, а бордюры сделать из пластилина. Прочность изделия увеличит стеклоткань, помещенная на дно формы и поверх катушек. Эпоксидная смола не должна прилипать к форме. Для этого её смазывают воском или вазелином. Для тех же целей можно использовать пленку или скотч. Катушки закрепляют между собой неподвижно, концы фаз выводят наружу. Потом все шесть проводов соединяют треугольником или звездой.

Генератор в сборе тестируют, используя вращение рукой. Получившееся напряжение составляет 40 вольт, сила тока при этом составляет примерно 10 Ампер.

Заключительный этап — мачта и винт

Фактическая высота готовой мачты составила 6 метров, но лучше было бы сделать её 10-12 метров. Основание для неё нуждается в бетонировании. Необходимо сделать такое крепление, чтобы трубу можно было поднимать и опускать при помощи ручной лебедки. На верхнюю часть трубы крепится винт.

Труба ПВХ – надежный и достаточно легкий материал, используя который можно сделать винт ветряка с заранее предусмотренным изгибом

Для изготовления винта нужна ПВХ труба, диаметр которой составляет 160 мм. Из неё предстоит вырезать шестилопастной двухметровый винт. С формой лопастей имеет смысл поэкспериментировать, чтобы усилить крутящий момент на низких оборотах. От сильного ветра винт нужно уводить. Эта функция выполняется с помощью складывающегося хвоста. Выработанная энергия копится в аккумуляторах.

Мачта должна подниматься и опускаться с помощью ручной лебедки. Дополнительную устойчивость конструкции можно придать, используя натяжные тросы

Вашему вниманию предоставлены два варианта ветрогенераторов, которые чаще всего используются дачниками и владельцами загородной недвижимости. Каждый из них по-своему эффективен. Особенно результат применения такого оборудования проявляется в местности с сильными ветрами. В любом случае, такой помощник в хозяйстве не помешает никогда.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Ветрогенератор своими руками для частного дома

«Нам электричество сделать всё сумеет …» — так пели студенты электротехнических ВУЗов середины прошлого века. В этой юмористической «оде» электричеству отведено много фантастики, но сегодня мы можем с уверенностью сказать, что современный человек без электричества просто пропал бы. Если свечи и могли бы нам заменить «лампочку Ильича», то как быть со всем остальным?

К настоящему времени человеком открыты разные способы получения электрического тока:

• гальванические элементы, в которых химическая энергия преобразуется в электрическую;
• термогенераторы, в которых в электричество преобразуется тепловая энергия;
• солнечные батареи, где в электроэнергию преобразуется солнечная энергия.

Каждый из таких источников имеет свои достоинства и недостатки. Однако преимущественное распространение получили генераторы, в которых механическая энергия преобразуется в энергию переменного электрического тока. Это так называемые индукционные генераторы, действие которых основано на явлении электромагнитной индукции.

Немного истории и теории

Вспомним немного школьный курс физики, из которого нам известно, что явление электромагнитной индукции было открыто в 1831 году английским физиком Майклом Фарадеем. А заключается оно в следующем: при всяком изменении магнитного потока, пронизывающего замкнутый проводящий контур, в этом контуре возникает электрический ток.

То есть в простейшем виде такой генератор выглядит как рамка, помещенная в поле постоянного магнита, вращающаяся под действием механической силы. Однако такой тип генератора переменного тока с неподвижной магнитной системой (индуктором) и вращающимися витками проводника (якорем) применяется очень редко. Связано это с тем, что для отведения тока от движущейся катушки требуются подвижные контакты, а при токе высокого напряжения в таких контактах будет иметь место сильное искрение. Поэтому в подавляющем большинстве индукционных генераторов переменного тока обмотку (якорь), в которой наводится ток, делают неподвижной и называют статором, а вращают магнитную систему (индуктор), который называют ротором. В мощных генераторах магнитное поле создают обычно с помощью электромагнита, питаемого от источника постоянного тока — возбудителя.

Однако с появлением магнитов из сплава неодим-железо-бор, которые по своим характеристикам значительно превосходят другие виды постоянных магнитов, появилась возможность изготавливать ротор генератора на основе постоянных магнитов. Неодимовые магниты, разработанные в 70–80-е годы прошлого века, отличаются высокими и стабильными магнитными свойствами при малых размерах.

Теперь несколько слов о механической энергии, которую генератор преобразует в электричество. Для вращения ротора генератора используются энергия воды (гидрогенераторы), энергия пара (парогенераторы). Существуют генераторы, работающие от дизельных и бензиновых двигателей внутреннего сгорания. Забота же об окружающей среде и об экономии собственных средств заставила человека вспомнить о таком «неутомимом работнике» как ветер. С незапамятных времен люди использовали энергию ветра для движения кораблей и для превращения зерна в муку. Современные ветряные двигатели для электрогенераторов ведут свою родословную именно от ветряных мельниц. Соединив ветряной двигатель (ветряк) с электрогенератором, изготовленным с применением современных магнитов, получим ветрогенератор на неодимовых магнитах — экологически безопасный и экономичный источник электрической энергии.

Чем хорош ветрогенератор

Сегодня даже заядлый скептик не будет оспаривать пользу этого вида источников переменного тока.

Конечно, величины напряжения, мощности и тока, полученных от генератора для ветряка, сделанного своими руками не позволят запитать все электроприборы в достаточно большом загородном доме. Но вот снабдить электричеством небольшой дачный домик, особенно если он расположен далеко от электрической сети, вполне рациональное решение. И даже если только часть потребляемой электроэнергии для дома вы получите от ветряка, то в перспективе экономия будет ощутимой.

Кроме того, сделать генератор для ветряка — это интересная творческая работа, выполнив которую вы по праву сможете гордиться собой.

Из чего состоят ветрогенераторы и какие они бывают?

Обязательными элементами такого ветрогенератора на магнитах являются:

1)    Мачта, на которой установлены ветровое колесо и генератор. Ее высота выбирается исходя их конкретных природных условий и потребностей человека.

2)    Двигатель для ветряка — ветровое колесо с лопастями, которое преобразует движение ветра во вращательное движение вала ротора генератора.

3)    Генератор, вырабатывающий переменный электрически ток, величина которого зависит и от параметров статора и ротора генератора, и от скорости вращения ветрового колеса, дающего движение ротору.

Кроме того в состав системы могут входить ряд вспомогательных устройств, обеспечивающих управление работой системы и улучшающие качество получаемого тока: контроллер, аккумуляторные батареи, преобразователи, стабилизаторы.

В зависимости от направления оси вращения различают два типа ветрогенераторов — вертикальные и горизонтальные.

Горизонтальные (пропеллерные) имеют больший КПД, но они более сложны по конструкции, так как включают систему, ориентирующую пропеллер по ветру. Изготовление таких ветрогенераторов сложнее, а работают они только при достаточно больших скоростях ветра. Кроме того, ветряки с горизонтальной осью вращения требуют достаточно большого пространства, а модели с вертикальной осью вращения значительно компактнее.

Вертикальные ветряки проще по конструкции, дешевле, но их КПД ниже.

Но обратимся к сердцу любого ветряка — электрогенератору переменного тока, ротор которого выполнен на неодимовых магнитах.

Как собрать генератор на магнитах

Собираем ротор

Ротор такого магнитного ветрогенератора конструктивно представляет собой сборку из двух стальных дисков, расположенных параллельно друг другу. Диски жестко скреплены между собой через распорную втулку и установлены на валу, вращение которого обеспечивает турбина ветряка. Можно рекомендовать сделать ротор из автомобильной ступицы в сборе с тормозными дисками. Это надежная и хорошо сбалансированная основа для ротора. Дешевле будет взять б/у ступицу. В этом случае ее необходимо разобрать, тщательно почистить, проверить и смазать подшипники. Можно диски для ротора изготовить самостоятельно из низкоуглеродистой стали. Конечно, можно взять и другой материал, но следует учесть, что при использовании немагнитного материала эффективность генератора значительно снижается.

По периметру каждого диска располагаются магниты. Какие магниты нужны для ветрогенератора? Можно взять дисковые, прямоугольные, но наилучший эффект дают неодимовые магниты-сектора. Их размер и количество могут быть разными в зависимости от вашей цели и возможностей. Однако число пар полюсов магнитов должно быть четным, причем для однофазного генератора их должно быть столько же, сколько и катушек в статоре, а для трехфазного — четыре или две пары на три катушки. Магниты по периметру диска устанавливаются с чередованием полюсов: N–S–N–S…. Для этого предварительно следует изготовить шаблон, где точно обозначить место каждого магнита.

Размеры дисков ротора рассчитываются, исходя из размеров магнитов и их количества. Толщина диска для ротора должна быть порядка толщины магнита.

Магниты приклеиваются к диску суперклеем, а затем диск заливается эпоксидной смолой. Чтобы избежать ее стекания по внутренней и наружной окружности диска делаются бортики из скотча, пластилина или другого подручного материала. Перед тем, как залить диск эпоксидкой рекомендуем пометить на каждом диске по магниту, полюса которых направлены встречно, чтобы затем не перепутать при сборке. При сборке генератора следует следить за тем, чтобы магниты на дисках ротора располагались точно напротив и были направлены противоположными полюсами друг к другу. Схематический чертеж ротора ветряка с распределением магнитных силовых линий представлен на рис. 1.

 

Рис. 1

Изготовление статора ветрогенератора

Теперь сформированное магнитное поле нужно преобразовать в электричество. Для этого служит статор — неподвижная обмотка из медного провода, расположенная так, чтобы силовые магнитные линии, образуемые магнитами ротора, при его вращении пересекали провода обмотки.

Статор генератора располагается в зазоре между дисками ротора. Состоит он из неподвижных плоских катушек без сердечников. В каждой катушке при пересечении силовыми линиями магнитного поля возникает ЭДС индукции, переменная по величине и направлению. Величина напряжения, значит, и эффективность ветрогенератора, зависят от скорости вращения ротора, от количества витков в каждой катушке, от числа самих катушек и диаметра медного провода, используемого для их изготовления.

Генератор может быть однофазным или трехфазным. Первый проще, но второй предпочтительнее по двум причинам. Во-первых, в ветряке с трехфазной схемой генератора отсутствуют вибрации, которыми в нагруженном состоянии грешит однофазный. Кроме того, трехфазный генератор эффективнее однофазного более чем в 1,5 раза.

Расчет числа и параметров катушек для ротора ведется исходя из числа магнитов, их ширины, выбранного соотношения 4/3, или 2/3 и диаметра провода.

Если для обмотки взять тонкий провод, то катушки статора можно намотать с большим количеством витков, напряжение на выходе генератора будет более высоким, но его нагрузочная способность ниже. При использовании более толстого провода с меньшим сопротивлением в зазоре для статора поместятся обмотки с меньшим числом витков, в результате выходное напряжение будет ниже, но выше нагрузочная способность. Форма катушек определяется формой магнитов, а оптимальной толщиной статора считается величина, равная толщине магнитов. Число витков каждой катушки получается делением общего числа витков обмотки на число катушек, а общее число витков обмотки статора определяется, исходя из ЭДС, величины магнитной индукции, средней скорости вращения ротора.

Намотав катушки, их раскладывают на предварительно подготовленном шаблоне с размеченными секторами, соединяют между собой в зависимости от выбранной схемы. В однофазном варианте все катушки соединяются между собой последовательно. При этом нужно учесть, что токи в соседних катушках будут иметь противоположные направления, поэтому соединяются начало с началом соседней, а конец с концом следующей. Провода от начала первой и конца последней катушек выводятся наружу. При трехфазном варианте между собой соединяются каждая третья катушка. Провода каждой фазы выводятся наружу и впоследствии соединяются звездой или треугольником. Схемы соединения обмоток генератора представлены на рис. 2.

Рис. 2

Для прочности под катушки и на них кладется стеклоткань, и вся конструкция заливается эпоксидной смолой. После ее застывания сверлятся отверстия для крепежных болтов.

Оба диска ротора устанавливаются на валу с двух сторон от статора на расчетном расстоянии, на передний диск ротора крепится ветроприемное устройство.

Заглянем в будущее

Человеческая мысль не стоит на месте и самые распространенные сегодня горизонтальные ветрогенераторы постепенно уступают свое место вертикальным. Связано это с появлением технологии магнитной левитации, или так называемых ветрогенераторов на магнитной подушке. В такой конструкции лопасти крыльев при малых габаритах максимально используют энергию ветра, то есть КПД тут будет значительно выше.

Первенство в применении этой технологии принадлежит китайцам, но сейчас во многих странах мира инженеры работают над созданием мощных ветрогенераторов с магнитной левитацией, позволяющих осуществить переход к источникам возобновляемой энергии в промышленном масштабе.

Топ-10 вещей, которые вы не знали о ветроэнергетике

Пополните свои знания о ветре! Эта статья является частью серии Energy.gov, посвященной серии «Основные вещи, которые вы не знали об энергии».

10. Человеческие цивилизации использовали энергии ветра за тысячи лет . Ранние формы ветряных мельниц использовали ветер для измельчения зерна или перекачивания воды. Теперь современные ветряные турбины используют ветер для производства электроэнергии. Узнайте , как работает ветряная турбина .

9. Современные ветряные турбины – это гораздо более сложные машины, чем традиционные ветряные мельницы в прериях. Ветряная турбина состоит из 8000 различных компонентов .

8. Ветряки большие. Лопасти ветряных турбин в среднем составляют более 190 футов в длину, а башни турбин в среднем 295 футов в высоту – это примерно высота Статуи Свободы.

7. Чем выше скорость ветра, тем больше электричества, а ветровые турбины становятся выше, чтобы достигать более высоких высот над уровнем земли, где еще ветрено.См. Карту ветровых ресурсов Министерства энергетики , чтобы узнать среднюю скорость ветра в вашем штате или родном городе и узнать больше о возможностях для более высоких ветряных турбин в отчете Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии Министерства энергетики.

6. Большинство компонентов ветряных турбин, установленных в США, производится здесь. В 43 штатах расположено более 500 производственных предприятий, связанных с ветроэнергетикой, а в ветроэнергетике США в настоящее время занято более 114000 человек.

5. Морская ветровая энергия представляет собой отличную возможность для обеспечения энергией густонаселенных прибрежных городов, и первая в стране оффшорная ветряная электростанция была установлена ​​у побережья Род-Айленда в 2016 году. Посмотрите, что Министерство энергетики делает для развития морской ветровой энергии В Соединенных Штатах.

4. С вводом в эксплуатацию первой ветряной электростанции в Северной Каролине в начале 2017 года ветряные электростанции коммунального масштаба установлены в 41 штате. распределенных ветряков установлено во всех 50 штатах, а также в Пуэрто-Рико, Гуаме и США.Южные Виргинские острова.

3. Мощность ветроэнергетики США составила 105,591 мегаватт на конец 2019 года, что сделало их крупнейшим возобновляемым источником энергии в Соединенных Штатах. Этого электричества достаточно, чтобы компенсировать потребление 29,5 миллионов домов в США.

2. Энергия ветра доступна по цене. Цены на ветроэнергетику по контрактам на электроэнергию, подписанные в последние несколько лет, и приведенные цены на ветер (цена, которую коммунальное предприятие платит за электроэнергию у ветряной электростанции) составляют 2–4 цента за киловатт-час.

1.Энергия ветра обеспечивает более 10% общего производства электроэнергии в 14 штатах и ​​более 30% в Канзасе, Айове и Оклахоме.

Узнать больше

Оценка и характеристика ветровых ресурсов

На карте, показанной выше, обозначены области по всей стране, которые имеют средний коэффициент ветроэнергетики 35% или больше при высоте ступицы турбины 140 метров (459 футов), представляющие запланированные усовершенствования турбин. На дополнительной карте указаны области с такой же потенциальной мощностью при высоте ступицы турбины 110 метров (361 фут), что отражает последние достижения в технологии турбин.В отчете Министерства энергетики «Включение ветроэнергетики в национальном масштабе» подтверждается, что ключом к раскрытию потенциала ветровой энергии во всех 50 штатах является доступ к более сильным и устойчивым ветрам, которые встречаются на большей высоте над землей. Узнайте больше о НИОКР, чтобы получить доступ к этому ресурсу на нашей веб-странице по производству ветроэнергетики.

Избранные проекты

Проект улучшения прогнозов ветра

В сотрудничестве с NOAA, Управление ветроэнергетических технологий Министерства энергетики США возглавило проект улучшения прогнозов ветра (WFIP) с использованием целевых наблюдений за ветром и передовых моделей прогнозов и алгоритмов для управления вкладом энергии ветра в электрические сети.На первом этапе проекта, WFIP 1, изучалось влияние улучшенных начальных условий на передовые модели прогнозов, что привело к увеличению точности на 8%. Вторая фаза проекта, WFIP 2, была сосредоточена на атмосферных процессах, влияющих на прогнозы ветра в регионах со сложным рельефом, и полевые работы начались в 2015 году.

Оценка морских ресурсов и условия проектирования

Морская энергетическая отрасль требует точной метеорологической и океанографической информации для оценки энергетического потенциала, экономической целесообразности и инженерных требований объектов морской энергетики.Управление ветроэнергетических технологий работает над удовлетворением этих потребностей посредством распространения данных, совершенствования инструментов и наблюдений, а также разработки инструментов нового поколения. Открытое собрание Министерства энергетики по оценке ресурсов и условиям проектирования стало первым шагом в устранении этих информационных пробелов и помогло определить дальнейший путь для будущих приоритетов.

В качестве последующего шага в рамках программы AWS Truepower была профинансирована разработка национального метеорологического ресурса ветра и данных об условиях проектирования на базе Интернета с возможностью поиска и инвентаризации данных по ветроэнергетике и условиям проектирования U.Центр данных S. Met-Ocean для морских возобновляемых источников энергии (USMODCORE). Инвентаризация данных включает ресурсы федеральных агентств, правительств штатов, региональных альянсов, исследовательских институтов, коммерческих проектов и международных организаций.

Кроме того, буи для определения характеристик ветровых ресурсов WindSentinel Министерства энергетики будут предоставлять долгосрочные данные о профиле ветра в море, которые поддержат исследования, необходимые для ускорения использования энергии ветра в море в Соединенных Штатах.Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория Министерства энергетики США развернула плавучие лидарные буи у берегов Вирджиния-Бич, штат Вирджиния, и Атлантик-Сити, штат Нью-Джерси, для сбора данных о погоде и волнении, которые будут играть важную роль как в проектировании ветряных электростанций, так и в обеспечении финансирования проекта. Получите доступ к данным в архиве данных и портале “Атмосфера для электронов” (A2e).

Инициатива от атмосферы к электронам

Низкая производительность ветряных электростанций, которая в настоящее время в некоторых случаях достигает 20%, представляет большие возможности для Управления ветроэнергетических технологий по увеличению производительности ветряных электростанций и снижению стоимости ветроэнергетики.Инициатива Министерства энергетики США по исследованию атмосферы в электроны (A2e) направлена ​​на повышение производительности и надежности ветряных электростанций за счет беспрецедентного понимания того, как атмосфера Земли взаимодействует с ветряными электростанциями, и разработки инновационных технологий для максимального извлечения энергии из ветра.

Инициатива A2e предусматривает комплексный портфель исследований для координации и оптимизации достижений в четырех основных областях исследований:

1. Производительность предприятия и оценка финансовых рисков
2. Наука об атмосфере
3. Аэродинамика ветровой установки
4. Технология ветряных электростанций нового поколения.

Цель A2e – обеспечить размещение, строительство и эксплуатацию будущих заводов таким образом, чтобы производить наиболее рентабельные электроны – в виде полезной электроэнергии – от ветра, проходящего через установку. Узнайте больше об инициативе A2e.

Федеральное партнерство

Управление ветроэнергетических технологий Министерства энергетики работает с другими правительственными учреждениями, университетами и представителями отрасли для оценки и характеристики ветровых ресурсов США. Затем результаты оценки становятся общедоступными, что позволяет ветроэнергетике определить области, наиболее подходящие для развития будущих наземных и морских ветряных электростанций.

Характеристика погодозависимых и океанических возобновляемых источников энергии

С 2011 года Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии Министерства энергетики действует в соответствии с Меморандумом о взаимопонимании (MOU) с Национальным управлением океанических и атмосферных исследований (NOAA) Министерства торговли по вопросам погоды -Зависимая и океаническая характеристика возобновляемых источников энергии для повышения точности, точности и полноты информации о ресурсах для технологий энергии ветра и воды.Сочетая технический опыт Министерства энергетики с передовыми возможностями NOAA в области предсказания, картирования и прогнозирования океанических и атмосферных условий, два агентства работают над безопасным и эффективным использованием погодозависимых и океанических технологий возобновляемой энергии.

Скоординированное развертывание морской ветровой и гидрокинетической энергии на внешнем континентальном шельфе США

В 2010 году Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии Министерства энергетики подписало меморандум о взаимопонимании с Бюро управления океанической энергией Министерства внутренних дел о скоординированном развертывании Морская ветровая и морская и гидрокинетическая энергия на Ю.С. Внешний континентальный шельф. Меморандум о взаимопонимании учредил рабочие группы из сотрудников агентства для совместной работы над конкретными тематическими областями, необходимыми для развертывания морских энергетических систем. Рабочая группа по оценке ресурсов и проектным условиям координирует исследовательскую деятельность, чтобы лучше понять основные атмосферные и океанические условия, относящиеся к прибрежным возобновляемым источникам энергии.

Участвующие федеральные партнеры: Министерство энергетики США, Министерство торговли США, Министерство внутренних дел США, U.S. Министерство обороны, Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства, Национальный научный фонд и Администрация президента

Физика ветряных турбин | Основы энергетики

Более тысячи лет назад ветряные мельницы работали в Персии и Китае, см. TelosNet и Википедия. Почтовые мельницы появились в Европе в XII веке, а к концу XIII в. башенная мельница, на которой вращалась только деревянная крышка вместо всего корпуса мельницы.В США развитие ветряная мельница, перекачивающая воду, была важным фактором, позволившим заниматься земледелием и разводить скотоводство на обширных территориях. в середине девятнадцатого века. Эти ветряные помпы (иногда называемые западными мельницами) все еще распространены в Америке и Австралии. У них есть ротор с около 30 лопастей (или лопастей) и способность медленно поворачиваться. Из 200 000 ветряных мельниц, существующих в В Европе середины девятнадцатого века через столетие остался только один из десяти.С тех пор старые ветряные мельницы были заменены паровыми двигателями и двигателями внутреннего сгорания. Однако поскольку В конце прошлого века количество ветряных турбин неуклонно растет, и их начинают принимать играет важную роль в производстве электроэнергии во многих странах.

Сначала мы покажем, что для всех ветряных турбин мощность ветра пропорциональна скорости ветра в кубе. Энергия ветра – это кинетическая энергия движущегося воздуха. Кинетическая энергия массы м с скорость v составляет

Массу воздуха m можно определить из плотности воздуха ρ и объема воздуха V согласно

Затем,

Мощность – это энергия, разделенная на время.Рассмотрим малое время Δ t , за которое частицы воздуха пройти расстояние с = v Δ t для протекания. Умножаем расстояние на площадь ротора ветряной турбины, A , в результате получается объем

, который приводит в движение ветряную турбину на короткое время. Тогда мощность ветра дается как

.

Сила ветра увеличивается пропорционально скорости ветра. Другими словами: удвоение скорости ветра дает в восемь раз больше энергии ветра.Поэтому для ветряка очень важен выбор «ветреного» места.

Эффективная полезная энергия ветра меньше, чем указано в приведенном выше уравнении. Скорость ветра позади ветряк не может быть нулевым, так как воздух не может следовать. Следовательно, только часть кинетической энергии можно извлечь. Рассмотрим следующую картину:

Скорость ветра перед ветряной турбиной больше, чем после. Поскольку массовый расход должен быть непрерывным, площадь A ₂ после ветряной турбины больше площади A ₁ перед.Эффективная мощность – это разница между двумя ветровыми мощностями:

.

Если разница обеих скоростей равна нулю, у нас нет чистой эффективности. Если разница слишком велика, поток воздуха через ротор слишком затруднен. Коэффициент мощности c _p характеризует относительная мощность рисования:

Для вывода приведенного выше уравнения было принято следующее: A ₁ v ₁ = A ₂ v ₂ = A ( v 1+ v 2) / 2.Обозначим соотношение v 2/ v 1 с правой стороны. уравнения с x . Чтобы найти значение x , которое дает максимальное значение C _P , мы берем производную по x и устанавливаем ее равной нулю. Это дает максимум, когда x = 1/3. Максимальная мощность рисования получается для v ₂ = v ₁ /3, а идеальный коэффициент мощности равен

Другая ветряная турбина, расположенная слишком близко сзади, будет приводиться в движение только более медленным воздухом.Таким образом, ветряные электростанции в Преобладающее направление ветра требует минимального расстояния в восемь раз больше диаметра ротора. Обычный диаметр ветряков составляет 50 м с установленной мощностью 1 МВт и 126 м с ветроэнергетической установкой мощностью 5 МВт. Последний в основном используется на шельфе.

Установленная мощность или номинальная мощность ветряной турбины соответствует выходной электрической мощности со скоростью между 12 и 16 м / с, при оптимальных ветровых условиях. По соображениям безопасности установка не вырабатывает большую мощность при сильном ветре. условия, чем те, для которых он разработан.Во время грозы завод отключается. В течение года загруженность из 23% можно добраться вглубь страны. Это увеличивается до 28% на побережье и 43% на море.

Более подробную информацию можно найти на Интернет-страницах wind-works.org и в страницы Американской ассоциации ветроэнергетики.

Установленная мощность ветроэнергетики в США в апреле 2020 года составляла около 107,4 ГВт. Эта мощность была превышена. только Китай (более 200 ГВт).Центр ветроэнергетики Альты в Калифорнии – крупнейшая ветряная электростанция в США с 2013 года мощностью 1,6 ГВт. Электроэнергия, произведенная с помощью энергии ветра в Соединенных Штатах, составила в 2019 году около 300 ТВт-ч (тераватт-часов), или 7,3% всей вырабатываемой электроэнергии. Подробную информацию о нынешнем состоянии в США можно найти в Википедия.

Важным моментом в ветроэнергетике является то, что время пикового спроса на электроэнергию и время оптимальных ветровых условий совпадают редко.Таким образом, другие производители электроэнергии с короткими сроками выполнения заказа и хорошо развитой системой распределения электроэнергии. системы необходимы для дополнения выработки энергии ветра.

Почему современные ветряные турбины потеряли одну лопасть по сравнению со старыми четырехлопастными ветряными мельницами?
Мощность ротора P _мех = 2π M n пропорциональна крутящему моменту M , действующему на вал и частота вращения n . На последнее влияет отношение скорости наконечника λ , который рассчитывается согласно λ = v _u / v ₁ из соотношения периферийная скорость (конечная скорость) v _u ротора и скорость ветра v ₁ .Крутящий момент M увеличивается с количеством лопастей. Поэтому он является самым большим для мельниц западного производства с множеством лопастей, меньшего размера для ветряных мельниц с четырьмя лопастями и самого маленького на сегодняшний день ветряных турбин с 3 лопастями. Однако каждое лезвие, по мере вращения снижает скорость ветра для следующих лопастей. Этот эффект «ветровой тени» увеличивается с увеличением количества лопастей. Оптимальное передаточное отношение скорости острия – около единицы для мельницы Western, чуть больше 2 для четырехлопастной мельницы и 7-8 для мельницы с четырьмя лопастями. трехлопастные роторы.Трехлопастные роторы при оптимальном передаточном числе конечных скоростей достигают значения c _p 48% и приближается к идеальному значению 59%, чем ветряные турбины с 4 лопастями. Для ветряных турбин с двумя лопастями или уравновешенных по весу конфигураций ротора с одной лопастью выходная мощность меньше, несмотря на более высокое передаточное число наконечников из-за меньшего крутящего момента M . Таким образом, ветряные турбины сегодня имеют три лопасти.

Возобновляемые источники энергии на внешнем континентальном шельфе

BOEM отвечает за развитие морских возобновляемых источников энергии в федеральных водах.Программа началась в 2009 году, когда Министерство внутренних дел (DOI) объявило окончательные правила программы возобновляемой энергии Внешнего континентального шельфа (OCS), которая была утверждена Законом об энергетической политике 2005 года (EPAct). Эти правила обеспечивают основу для всей деятельности, необходимой для поддержки производства и передачи энергии из источников, отличных от нефти и природного газа. BOEM ожидает дальнейшего развития OCS из следующих общих источников:

Морская ветроэнергетика

Морской ветер – это богатый внутренний источник энергии, расположенный недалеко от основных береговых центров нагрузки.Он представляет собой эффективную альтернативу передаче на большие расстояния или развитию производства электроэнергии в этих регионах с ограниченными земельными ресурсами.

Проектирование и проектирование морских ветроэнергетических установок зависит от условий конкретной площадки, в частности от глубины воды, геологии морского дна и волновой нагрузки.

Все ветряные турбины работают одинаково. Когда дует ветер, он обтекает лопасти ветряных турбин, имеющие форму аэродинамического профиля, в результате чего лопасти турбины вращаются. Лопасти соединены с приводным валом, который вращает электрогенератор для выработки электроэнергии.Новейшие ветряные турбины технологически продвинуты и включают в себя инженерные и механические инновации, которые помогают максимально повысить эффективность и увеличить производство электроэнергии. Для получения дополнительной информации о технологии ветряных турбин см. Документ NREL «Основы ветроэнергетики: как работают ветряные турбины».

Морские ветры имеют тенденцию дуть сильнее и равномернее, чем на суше. Поскольку более высокая скорость ветра может производить значительно больше энергии / электричества, разработчики все больше заинтересованы в освоении морских ветроэнергетических ресурсов.Министерство энергетики США (DOE) предоставляет ряд карт, показывающих данные о средней скорости ветра, на своей странице оценки и характеристики ресурсов и с помощью MapSearch Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL).

Производство энергии ветра с использованием энергии ветра ： Системы и решения ： Возобновляемые источники энергии

Производство энергии ветра означает получение электроэнергии путем преобразования энергии ветра в энергию вращения лопастей и преобразования этой энергии вращения в электрическую энергию с помощью генератора.Энергия ветра увеличивается пропорционально кубу скорости ветра, поэтому WTG следует устанавливать в зоне с более высокой скоростью ветра.
Мы работаем в партнерстве с производителями ветряных турбин, чтобы продавать ветровые турбины и строить электростанции, используя нашу торговую сеть. Мы также продолжаем разрабатывать электронные устройства, включая системы управления, используя наши знания и технологии, полученные в результате проектирования и производства тепловых и гидравлических электростанций. самостоятельно участвует в ветроэнергетическом бизнесе.Занимая позиции обеих сторон, производителя и пользователя, мы предлагаем решения для удовлетворения потребностей клиентов в самых разных ситуациях.

Легко устанавливаемая / управляемая ветряная электростанция, не беспокоясь об истощении запасов

В мире растет внедрение ветроэнергетики, которая имеет следующие характеристики:

• • Нет CO ₂ выбросы

• • Ветер – это безопасный источник энергии, существующий повсюду, и не нужно беспокоиться о его истощении, таком как ископаемое топливо

• • Простое оборудование и удобство в эксплуатации

• • Незначительная привязанность к природе

В современном мире прогресс технологий для разработки более крупных WTG является значительным, и это приводит к увеличению выработки электроэнергии на одну единицу WTG и развитию большого поля WTG, называемого «ветряной электростанцией».Развиваются и технологии строительства морских ВТГ.

Высоконадежное ветроэнергетическое оборудование

Герметично закрытый синхронный генератор с постоянными магнитами (PMSG), обеспечивающий повышенную эффективность выработки энергии без необходимости во внешней системе возбуждения.

При возбуждении постоянными магнитами генератор обеспечивает работу без обслуживания и снижает частоту отказов за счет удаления контактных колец для внешнего возбуждения.Благодаря отсутствию необходимости во внешней системе возбуждения эффективность выработки электроэнергии увеличивается. Благодаря использованию систем водяного охлаждения и внутреннего охлаждения с вентилятором, генератор не забирает воздух извне, что подходит для использования в среде с большим количеством мелких частиц в космосе или прибрежных / морских районах.

Генератор на 2 МВ ВТГ

Более длинный отвал обеспечивает более высокое годовое производство энергии даже при низкой скорости ветра

Использование более длинного лезвия позволяет преобразовать больше энергии ветра в электричество.Для WTG типа U93 мощностью 2 МВт используются лопасти длиной 45 м и диаметром 93 м, что на 16% длиннее, чем у других производителей, что увеличивает площадь приема ветра и обеспечивает более высокое годовое производство энергии даже при низкой скорости ветра.

Схема гондолы

Используются

ПМСГ с коробкой передач и полноразмерным преобразователем.

Внутренняя конструкция гондолы 2 МВ WTG

2 МВт WTG

WTG Toshiba мощностью 2 МВт можно охарактеризовать следующими характеристиками:

• • Модель: U88E

• • Высокая надежность достигается за счет среднескоростной передачи (1:72)

• • Малый синхронный генератор с постоянными магнитами (PMSG)

• • Герметичный генератор с водяным охлаждением

• • Соответствие высоковольтной системе в системе полного преобразователя

* Стандарт МЭК: справочная скорость ветра 50 м / с, средняя скорость ветра 8.5 м / с, экстремальная скорость ветра (Ve50) 70 м / с.

* Проконсультируйтесь с нами, если скорость ветра превышает 70 м / с.

Toshiba для предприятий ветроэнергетики

Чтобы удовлетворить потребности клиентов, Toshiba предоставляет всестороннюю поддержку в самых разных бизнес-ситуациях, от геологических / экологических исследований и бизнес-планирования до проектирования, производства, строительства, ввода в эксплуатацию и ЭиТО после запуска генератора.

Комплексная поддержка при назначении участков-кандидатов –Планирование–

Мы поддерживаем наших клиентов от назначения участков-кандидатов, включая геологические или экологические исследования, решения законодательных / нормативных вопросов до планирования строительства.Также мы предоставляем упаковочные решения с аккумулятором / вторичной батареей для стабильной выходной мощности генератора и оптимизируем точку установки с помощью микросайтинга с CFD для сложных наземных структур.

Достижение высокой ветроустойчивости с помощью длинных лопастей – Дизайн / Производство –

^{※ 1}

У нас есть множество WTG с длинными лопастями, которые покрывают широкий диапазон выносливой скорости ветра, и поэтому мы можем предоставить WTG, подходящие для каждой площадки.Мы также продолжаем разрабатывать большие WTG для береговых и морских объектов, чтобы снизить удельную стоимость.

Надлежащая установка и безопасное обслуживание

Мы предлагаем подходящие методы установки для каждого объекта.
Toshiba в сотрудничестве с производителями ветряных турбин и другими отечественными субподрядчиками предоставляет разнообразные меню периодического обслуживания, ремонта, капитального ремонта и гарантии для обеспечения безопасной и стабильной работы.Что касается поставки запчастей, у нас есть запас запчастей у местных субподрядчиков для бесперебойной поставки.

Установка WTG

Ветряные турбины вырабатывают столько энергии в Индиане

5 боров в вашем доме

Как перестать тратить энергию впустую.

Indianapolis Star

По мнению экспертов, благодаря порывам с озера Мичиган и стратегическому положению между двумя электрическими сетями Индиана является одним из лучших штатов в стране для строительства ветряных турбин.И в результате отрасль в штате Хузье растет.

В период с 2018 по 2019 год производство ветровой энергии в Индиане увеличилось на 14%, согласно отчету Американской ассоциации ветроэнергетики, опубликованному в прошлом году, что сделало Индиан седьмым по темпам роста штатом в стране. В настоящее время только 11 других штатов производят больше энергии ветра, чем Индиана.

Ветроэнергетика также распространяется по всей стране. К 2050 году ветер сможет поддерживать более 600 000 рабочих мест и сэкономить потребителям миллиарды долларов.С. Оценки Министерства энергетики. В настоящее время ветер производит около 8% электроэнергии страны.

Но с ростом отрасли тоже возникают вопросы. Мы слышали от читателей IndyStar вопрос: как именно работает ветряная турбина? Сколько энергии он может производить? И действительно ли это надежный источник энергии?

В этом выпуске Scrub Hub мы поговорили с экспертами, чтобы ответить на ваши вопросы о ветроэнергетике. Чтобы узнать, что они сказали, продолжайте читать.

Краткий ответ

Ветровые турбины работают во многом так же, как гидроэнергетика: они используют кинетическую энергию для создания электричества.

Движение ветра вращает большие лопасти турбины, которая, в свою очередь, вращает ротор в квадратной коробке в верхней части турбины, называемой гондолой.

Генератор в гондоле использует это движение для производства электричества, которое затем перемещается по валу турбины в подземные линии электропередач, в конечном итоге попадая в коллекторные линии электрической сети. Сеть, состоящая из большего количества взаимосвязанных линий электропередач, передает электроэнергию в дома людей и предприятия.

«Это простая концепция, хотя она может производить довольно много энергии», – сказал Джефф Дэниэлсон, директор центрального региона Американской ассоциации чистой энергии.

На Среднем Западе одна ветряная турбина вырабатывает около 2,5 мегаватт энергии, которая может питать около 2500 домов. Однако это средний показатель: повседневное производство электроэнергии может варьироваться в зависимости от того, насколько сильный ветер дует в данный момент.

Индиана – желанный штат для ветроэнергетических компаний, сказал Дэниэлсон, что может означать увеличение инвестиций в ближайшие годы.Северная часть штата получает выгоду от порывов ветра, дующих с озера Мичиган, но есть еще одна причина, по которой энергетические компании хотят больше ветра в Индиане: штат также находится на границе двух основных электрических сетей.

More Scrub Hub: Дым от фейерверков пронизан токсинами, частицами, которые могут отправить вас в ER

Подробнее: Почему на набережной озера Мичиган в Индиане наблюдается самая сильная эрозия за десятилетия

Индиана составляет восточную окраину сеть, управляемая Независимым системным оператором Среднего Континента, или MISO, которая охватывает большую часть Среднего Запада.Штат Хузье также граничит с сетью PJM Interconnection, которая обеспечивает электроэнергией более семи восточных штатов. По словам Дэниэлсона, это выгодное положение, поскольку при необходимости энергия ветра может быть использована для обеих этих электрических сетей.

В конце 2020 года ветряные электростанции Индианы были способны производить около 3000 мегаватт электроэнергии, что было 12-м по величине в США, но это лишь небольшая часть того, что мог бы производить штат.

«Индиана способна на многое другое, – сказал Натан ЛаФранс, вице-президент по политике штата для Clean Grid Alliance.«Судя по количеству ветровых ресурсов, которыми располагает штат, он может установить десятки тысяч мегаватт».

Длинный ответ

Как количество энергии, производимой ветряной турбиной, соотносится с количеством энергии, производимой природным газом, углем или другими энергоресурсами?

Что ж, если вы смотрите только на одну ветряную турбину, она не имеет большого значения. Некоторые угольные электростанции могут производить до 1200 мегаватт, а это значит, что вам потребуются сотни ветряных турбин, чтобы заменить их.Но когда вы смотрите на целые фермы ветряных турбин, разбросанные по всей стране, это начинает оказывать влияние.

Тем не менее, использование энергии ветра имеет преимущества по сравнению с энергией, генерируемой ископаемым топливом.

Одним из наиболее очевидных преимуществ, по словам Дэниэлсона, является его воздействие на окружающую среду. Энергия ветра не производит выбросов, вызывающих изменение климата, в отличие от угольной. По его словам, это также позволяет сэкономить «огромное» количество воды, которая требуется другим источникам энергии для охлаждения.На электростанции приходится почти половина воды, забираемой в США каждый день.

«По сравнению с другими источниками энергии, – сказал Дэниелсон, – это самая чистая форма энергии, которую вы можете произвести».

Ветровая энергия также не требует больших затрат на содержание. По словам ЛаФранса, после установки ветряной турбины затраты на производство электроэнергии практически равны нулю, что делает ее одним из самых дешевых доступных видов энергии.

Несмотря на то, что энергия ветра дешевая и чистая, она имеет один существенный недостаток: для этого используется огромное количество земли.Например, для каждой турбины мощностью 2,5 мегаватта требуется несколько акров, а ферме, производящей 1000 мегаватт, требуются сотни.

«Одним из самых больших недостатков ветра является интенсивность суши», – сказал ЛаФранс. «В отличие от электростанции, работающей на ископаемом топливе, где вы можете производить сотни мегаватт электроэнергии из электростанции, которая потребляет с точки зрения земли, может быть, несколько десятков акров».

Иногда это может быть выгодно для фермеров и землевладельцев, которые сдают свои земли в аренду ветряным компаниям, сказал Дэниэлсон.Хотя ветряным электростанциям требуется огромное количество земли, более 90% из них все еще можно использовать в качестве сельскохозяйственных угодий, а это означает, что фермеры потеряют относительно небольшой урожай в обмен на некоторый дополнительный доход.

Дэниэлсон характеризует эти отношения как выгодные для фермеров, ветряных компаний и окружных властей. Тем не менее, некоторые местные чиновники с этим не согласны.

Более 30 округов Индианы приняли постановления, ограничивающие или запрещающие использование энергии ветра в Индиане, отчасти из опасения, что проекты приведут к снижению стоимости собственности или что такие эффекты, как шум или мерцающие тени, негативно повлияют на жизнь тех, кто живет поблизости. их.

Эти постановления существенно остановили рост ветров на большей части штата Индиана. Фактически, ЛаФранс сказал, что все 3000 МВт ветровой энергии, вырабатываемой в Индиане, поступают всего из шести округов.

Ветряные компании и сторонники возобновляемых источников энергии заявили, что они хотят, чтобы местные органы власти открыли двери для дальнейшего развития ветроэнергетики в Индиане, особенно в связи с тем, что коммунальные компании проявляют повышенный интерес к чистой энергии.

Другие, однако, сомневаются, что энергия ветра достаточно надежна, чтобы полагаться на нее как на источник энергии.В конце концов, ветер не может дуть круглосуточно, и ветряные турбины будут вырабатывать электроэнергию только в том случае, если скорость ветра составляет не менее 5-8 миль в час.

При 11% по стране возобновляемые источники энергии по-прежнему составляют относительно небольшой процент электроэнергии в сети. Но исследования показали, что США, вероятно, могли бы получать 50% своей энергии из возобновляемых источников без каких-либо проблем с надежностью, сказал ЛаФранс. Однако для того, чтобы достичь большего, необходимо усовершенствовать технологию аккумуляторов для хранения энергии в случае ее избытка.

До получения такого количества энергии из возобновляемых источников энергии еще далеко. До тех пор, сказал Дэниэлсон, будущее ветровой энергии в Индиане все еще растет, наряду с потенциалом возобновляемых источников энергии.

«Мне нравится говорить, что ветер дует нам в спину, будущее светлое, и наши батареи заряжены и готовы к работе», – сказал Дэниелсон.

У вас есть еще вопросы о ветроэнергетике в Индиане? Ждем вашего ответа! Отправьте вопрос в Scrub Hub, используя форму Google ниже.

Не видите форму? Кликните сюда.

Свяжитесь с репортером IndyStar Лондоном Гибсоном по телефону 317-419-1912 или [email protected]. Следуйте за ней в Twitter @londongibson.

Свяжитесь с журналистами IndyStar по окружающей среде: присоединяйтесь к The Scrub на Facebook.

Проект экологической отчетности IndyStar стал возможным благодаря щедрой поддержке некоммерческой организации Nina Mason Pulliam Charitable Trust.

Энергия ветра – образование в области энергетики

Рисунок 1.Ветряная электростанция в Техасе. ^[1]

Энергия ветра – это выработка электроэнергии из ветра. Энергия ветра собирает поток первичной энергии атмосферы, образующийся в результате неравномерного нагрева поверхности Земли Солнцем. Таким образом, энергия ветра – это косвенный способ использования солнечной энергии. Энергия ветра преобразуется в электрическую с помощью ветряных турбин. ^[2]

Ресурс ветра

Несколько различных факторов влияют на потенциальный ветровой ресурс в районе.На выходную мощность влияют три основных фактора: скорость ветра , плотность воздуха и радиус лопасти . ^[3] Ветровые турбины должны регулярно находиться в районах с сильным ветром, что более важно, чем периодические сильные ветра.

Скорость ветра

Рисунок 2. Произвольная кривая мощности ветряной турбины мощностью 1 МВт в сравнении со скоростью ветра. Обратите внимание на скорость резки. ^[4]

Скорость ветра в значительной степени определяет количество электроэнергии, вырабатываемой турбиной.Более высокая скорость ветра генерирует больше энергии, потому что более сильный ветер позволяет лопастям вращаться быстрее. ^[3] Более быстрое вращение приводит к большей механической мощности и большей электрической мощности от генератора. Взаимосвязь между скоростью ветра и мощностью для типичной ветряной турбины показана на рисунке 2.

Турбины предназначены для работы в определенном диапазоне скоростей ветра. Пределы диапазона известны как скорость включения и скорость отключения. ^[5] Скорость включения – это точка, при которой ветряная турбина может вырабатывать электроэнергию.Между скоростью включения и номинальной скоростью, где достигается максимальная мощность, выходная мощность будет увеличиваться кубическим образом со скоростью ветра. Например, если скорость ветра увеличится вдвое, выходная мощность увеличится в 8 раз. Это кубическое соотношение делает скорость ветра таким важным фактором для ветроэнергетики. Эта кубическая зависимость действительно отключается при номинальной скорости ветра. Это приводит к относительно пологой части кривой на Рисунке 2, поэтому кубическая зависимость наблюдается при скоростях ниже 15 м / с (54 км / ч).

Скорость отключения – это точка, при которой турбина должна быть остановлена, чтобы избежать повреждения оборудования.Скорости включения и выключения зависят от конструкции и размера турбины и определяются до начала строительства. ^[6]

Плотность воздуха

Выходная мощность связана с местной плотностью воздуха, которая является функцией высоты, давления и температуры. Плотный воздух оказывает большее давление на роторы, что приводит к увеличению выходной мощности. ^[7]

Конструкция турбины

Ветряные турбины предназначены для увеличения радиуса лопастей ротора и увеличения выходной мощности.Лопасти большего размера позволяют турбине улавливать больше кинетической энергии ветра за счет перемещения большего количества воздуха через роторы. ^[8] Однако для работы более крупных лопастей требуется больше места и более высокая скорость ветра. Как правило, турбины имеют расстояние в четыре раза больше диаметра ротора. ^[6] Это расстояние необходимо, чтобы избежать помех между турбинами, что снижает выходную мощность. ^[5] Относительное расстояние между ветряными турбинами показано на Рисунке 1.

Интерактивный график

Ветроэнергетика довольно быстро растет во многих регионах; изучите приведенные ниже данные, чтобы увидеть, как растет энергия ветра в разных странах. ^[9]

Для дальнейшего чтения

Список литературы

1. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:GreenMountainWindFarm_Fluvanna_2004.jpg#/media/File:GreenMountainWindFarm_Fluvanna_2004.jpg
2. ↑ Развитие ветроэнергетики. (18 августа 2015 г.). Основы ветроэнергетики [Онлайн], доступно: http://windeis.anl.gov/guide/basics/
3. ↑ ^{3,0 3,1} Европейская ассоциация ветроэнергетики.(2013, 4 ноября). Как работает ветряная турбина [Online]. Доступно: http://www.ewea.org/wind-energy-basics/how-a-wind-turbine-works/
4. ↑ По материалам: R. Wolfson, Energy, Environment and Climate, 2nd ed. Нью-Йорк: Norton, 2012. и WindPowerProgram, [Online], Доступно: http://www.wind-power-program.com/popups/powercurve.htm
5. ↑ ^{5,0 5,1} Д. Вуд, частное сообщение, октябрь 2013 г.
6. ↑ ^{6,0 6.1} Отдел энергетических исследований (нет данных).