Ветряные электростанции своими руками: Как сделать ветрогенератор 💨 на 220В своими руками: самодельный ветряк

Содержание

Ветряные электростанции для дома: особенности строительства

Установка ветряной электростанции на даче или в частном доме помогает решить множество проблем, связанных с электроснабжением. Данный агрегат способен перерабатывать и накапливать энергию ветра, используя ее во благо человека. Процесс изготовления ветряной электростанции достаточно простой – он требует минимального количества материалов и прежде всего желания достичь заданной цели. О том как сделать ветряную электростанцию для дома рассмотрим далее.

Ветряные электростанции для частного дома: особенности и характеристика
Преимущества и недостатки ветряных электростанций
Сфера использования и виды ветряных электростанций для дома
Солнечно ветряная электростанция – общие сведения
Самодельная ветряная электростанция – особенности изготовления
Ветряная электростанция своими руками: выбор генератора

Ветряные электростанции для частного дома: особенности и характеристика

Ветряные электростанции предназначены для преобразования энергии ветра в электрическую энергию. В соотношении с внешним видом и конструктивными особенностями ветряные электростанции для дома бывают расположенными:

горизонтально;
вертикально.

Первый вариант менее зависим от ветра, но отличается меньшей популярностью, нежели второй. Так как он способен работать лишь при сильном ветре, а для его запуска требуется наличие внешнего источника. Вертикальные ветряные электростанции способны функционировать более качественно и отличаются высоким КПД. Для их работы достаточно силы ветра в 2-4 м/с.

Среди основных компонентов ветровых электростанций следует отметить:

мачту, которая бывает простой, телескопической или монолитной;
редуктор – часть электростанции, на которой располагаются лопасти;

контейнер – подвижная часть ветроэлектростанции, которая двигается в соотношении с ветром;
генератор – прибор, который преобразует энергию.

Выбор конструкции и мощности ветряка напрямую зависит от особенностей его эксплуатации.

Более простыми являются приборы, мощностью до 300 Вт. Такие агрегаты способны легко поместиться даже в автомобиль. Для их установки достаточно одного человека, а мощность, которую они вырабатывают, достаточно для зарядки телефона, обеспечения освещения или работы телевизора. Данный вариант отлично подходит для семейного отдыха на даче, в лесу или на море.

С помощью 2, 5, 10 кВт ветровых электростанций осуществляется обеспечение целого дома электроэнергией. Если существует излишняя энергия, то она помещается в аккумуляторах, которые ее расходуют при слабом ветре или при его отсутствии.

Более мощные варианты ветровых электростанций, мощность которых составляет более двадцати киловатт, способны снабдить электроэнергией несколько домов, коттеджей или даже частное предприятие.

Ветряные электростанции фото:

Главным преимуществом ветровой электростанции является экологичность, ведь ее работа никак не влияет на окружающую среду. При этом, энергию получить достаточно легко, главное условие – наличие стабильного ветра.

Среди недостатков ветровых электростанций отмечают их зависимость от ветра. Для работы ветряка ветер должен иметь скорость минимум два метра в секунду. Для достижения номинальной мощности потребуется сила ветра в 10 м/с.

Чтобы накапливать электричество и использовать его во время отсутствия ветра используют аккумуляторы. Срок их службы составляет около 10 лет. Кроме того, использование мощных ветровых электростанций отличается высокой шумопроизводительностью, что снижает комфорт проживания вблизи данного агрегата.

Ветровая электростанция способна препятствовать нормальной работе телевизора, радио и других подобных приборов.

Самыми главными составляющими любой ветроэлектростанции выступает генератор, устройство выпрямительного назначения, аккумулятор-батарея, инвертор, то есть преобразователь напряжения. Для осуществления общего контроля за работой устройства рекомендуется использование микропроцессорного контролера или простых логических схем.

Если планируется покупать ветровую электростанцию, то наиболее оптимальными вариантами станут устройства, имеющие низкий уровень начальной скорости ротора, скорости заряда батареи и выхода на рабочий процесс. Так как от широты восприятия рабочего диапазона ветра зависит количество энергии, которую воспроизводит установка.

Преимущества и недостатки ветряных электростанций

Среди преимущества использования ветровых электростанций отмечают:

1. Длительность применения ветровой энергии еще в древнеримские времена.

2. Экологичность и безвредность для окружающей среды.

3. Дешевизна получения качественной электроэнергии.

4. С помощью использования энергии ветра снижается расход электричества, вырабатываемого на ТЭС, поэтому выбросы парникового газа значительно снижаются.

5. Доступность, так как ветер присутствует в любом уголке всей планеты.

6. Размер ветряной турбины небольшой, поэтому для их установки не потребуется много места.

7. Особо востребованные ветровые установки в местах, которые отдалены от центрального электроснабжения, таких как леса, поля, моря или океаны.

8. Использование ветровой электростанции позволяет существенно снизить материальные расходы на оплату электроснабжения.

Несмотря на большое количество преимуществ, использование частных ветряных электростанций отличается такими недостатками:

1. Ветер отличается переменчивостью в разное время года в разных регионах поэтому кроме ветряной электростанции следует устанавливать накопительные устройства для электроэнергии, а их покупка – процесс весьма дорогостоящий. Кроме того, они требуют периодической замены.

2. Некоторым людям не нравится внешний вид ветряных электростанций и высокий уровень шума, который они производят.

3. Перед постройкой ветряной электростанции следует провести ряд исследований, направленных на определение силы и интенсивности ветра на определенной местности.

4. Цена на покупку ветровых электростанций довольно высокая, хотя и затраты со временем окупаются, первоначальный вклад довольно высокий.

5. Лопасти, которые находятся на ветряке приносят вред определенным насекомым и птицам, обитающих вблизи электростанции.

Сфера использования и виды ветряных электростанций для дома

Если мощность ветряной электростанции не превышает одного киловатта, то для изготовления ее корпуса требуется алюминиевый сплав. Поэтому, такие устройства характеризуются высокой тепловой отдачей и небольшим весом.

Чем ниже расчетная скорость ветра, тем выше уровень электроэнергии, которую преобразует ветряк. Тихоходный ветрогенератор позволяет не использовать редуктор, а, значит, шум, воспроизводимый ветряком уменьшается, а количество энергии – увеличивается.

Еще одним важным параметром ветряной электростанции выступает показатель энергоэффективности. Она зависит от размера, конструкции и уровня наклона лопастей. Если лопасти изготавливаются серийно, то их себестоимость снижается, а надежность находится на высоком уровне.

Минимальная мощность ветровой электростанции, применяемой в частном доме, составляет полкиловата. Если мощность ветряка будет меньше, этой энергии не хватит для полноценного функционирования здания.

Применение малых ветряков актуально в походе, на отдыхе или на яхте. Если рассматривать высокую шумопроизводительность ветряков и их вред для насекомых, то к установкам домашнего использования данные недостатки не относятся, так как данные только большие промышленные установки создают инфранизкочастотное колебание, вредное для вблизи обитающих животных.

Солнечно ветряная электростанция – общие сведения

Данный тип электростанций отличается более высокой выгодой, так как является комбинацией солнечных батарей с ветряком. Если на улице отсутствует солнце или ночью, работает ветряк. В другое время энергоснабжением занимаются солнечные батареи.

Таким образом, удается получить полную энергетическую независимость от центрального электроснабжения. Данные электростанции используют в регионах, с достаточно высокой интенсивностью солнечного и ветрового излучения.

В состав солнечно ветровой электростанции входит наличие:

ветрового генератора;
башни;
солнечных панелей;
солнечного контролера;
инвертора;
аккумуляторов гелиевого типа;
температурного батарейного датчика;
разного рода кабелей и соединителей.

Самодельная ветряная электростанция – особенности изготовления

Процесс сооружения ветряной электростанции следует начинать с крыльчатки, так как именно данный элемент отвечает за улавливание энергии ветра. Для изготовления лопастей следует приобрести фанеру или металлический лист. Кроме того, возможен вариант применения материалов, таких как дюралюминий или пластик.

Основные требования к лопастям:

легкость;
строгая симметричность;
отсутствие толчков во время вращения.

Учтите, что от количества лопастей не зависит конечный результат работы. То, если некоторые ветроустановки с тремя лопастями способны переработать такое же количество энергии, как и устройства, имеющие пять лопастей.

Самым оптимальным вариантом является сооружение ветряка с четырьмя лопастями. Обеспечить жесткость конструкции поможет шестимиллиметровая проволока, которой обрабатывают торцевые участки каждой лопасти. Данная процедура актуальна для изделий, изготовленных из металла. Если де лопасти у ветряка деревянные, то ее торцы пропитываются с помощью горячей олифы.

Для сооружения четырех крестовин, на которых фиксируются лопасти, следует использовать металлические полоски, размером 5х6 см. Срок их службы будет значительно дольше, чем у деталей изготовленных из дерева.

Вертикальной опорой для электростанции послужит стальная труба, минимальный диаметр которой составляет 30 см, а длина – 200 см. На нижнюю часть трубы крепятся два разных по диаметру шкива, таким образом, с помощью ремня, вращение передается к генератору.

Кроме того, следует обязательно позаботиться об укрытии всех элементов в коробке, выполненной из дерева или металла.

С помощью варочного аппарата, металлическая крестовина ротора приваривается к оси. Не забудьте тщательно измерить интервал между лопастями и осью. Когда роторная часть ветряка собрана, ее следует покрыть с помощью масляной краски.

Станина – довольно важный элемент ветряной электростанции, так как именно на нее крепится установка. Поэтому станина должна быть мощной и обеспечивающей прочность крепления.

Для фиксации четырех точек соприкосновения с поверхностью следует провести их заливку с помощью бетонного раствора.

Если сила ветра не будет превышать 10 м/с, то мощность ветряка составит около 1 кВт. Учтите, что ветрогенератор должен быть снабжен с помощью аккумулятора, в котором будет храниться энергия, используемая в безветренную погоду.

Ветряная электростанция должна располагаться на открытой местности, вдали от деревьев, предпочтительно на возвышенности.

Ветряная электростанция своими руками: выбор генератора

От типа генератора, используемого для переработки энергии, зависит КПД ветровой установки. Довольно высокой популярностью отличаются устройства асинхронного типа. Принцип их работы состоит в несовпадении момента вращения ротора с вращением статорного магнитного поля. Ветер обеспечивает вращение ротора генераторной установки, когда вышеприведенные поля между собой не совпадают, происходит образование дополнительной электрической энергии. Поэтому, КПД ветряка увеличивается.

Затраты на покупку данного генератора вполне себя окупают его высокой производительностью. В сравнении с обычными генераторами, устройства асинхронного типа отличаются более низким весом, более высокой мощностью и доступной стоимостью.

Они не нуждаются в дополнительном источнике питания, так как у них нету электрических щеток, которые требуют периодической замены в процессе работы обычного генератора.

Принцип работы асинхронных двигателей состоит в следующем. В процессе движения ротора с помощью ветра, статор находится под воздействием магнитного поля. Каждая обмотка статора подключена к конденсатору, поэтому происходит появление небольшого количества тока. Он и заряжает конденсатор. Далее происходит образование магнитного поля, воздействующего на вторую обмотку, которая способствует еще более сильному заряду конденсатора. Ротор насыщается и самостоятельно производит энергию.

Асинхронный ветрогенератор, при скорости ветра в 4 метра за секунду способен произвести электричество, мощностью в 3 кВт.

Среди преимущества данного генератора следует отметить:

простоту в эксплуатации;
материальную и техническую доступность;
наличие постоянного устойчивого тока;
получение высокой мощности за небольшие деньги.

Среди преимущества синхронных генераторов следует отметить наличие устойчивого и стабильного напряжения. Но в то же время, данные генераторы отличаются необходимостью в периодической замене щеток и высокой стоимостью.

Асинхронные же генераторы довольно просты в работе, кроме того, они не подвержены возникновению короткого замыкания.

В процессе изготовления ветровой электростанции своими руками наилучшим вариантом станет использование автомобильного генератора, который станет отличным прибором, преобразовывающим энергию ветра в электричество.

Ветряные электростанции видео:

Ветряк для выработки электроэнергии: сколько стоит, как работает, примеры

Ветроэлектростанции (ВЭС), или как их еще называют ветряки – это устройства, преобразующие энергию движения ветра в электричество. Электричество, получаемое при помощи ветряков, является простым и экологичным источником энергии, поэтому в некоторых частях земли построены огромные комплексы, объединяющие множество ветрогенераторов в единую сеть. Такие массивы способны обеспечивать электроэнергией крупные населенные пункты, и даже целые регионы. Но для питания частного дома достаточно одного небольшого ветряка, и получать электричество при его помощи можно практически в любой местности.

Содержание

Классификация ВЭС

Существует множество разновидностей ВЭС, и все их можно классифицировать по различным признакам. Основным отличительным признаком являются конструктивные особенности. По конструкции они подразделяются на роторные и крыльчатые. По способу расположения выделяют следующие виды:

Наземные;
Прибрежные;
Плавающие;
Офшорные.

А по функциональному назначению ветряные электростанции бывают стационарные и мобильные.

Наиболее популярной конструкцией для промышленного получения электрической энергии являются ветряки крыльчатого типа. Они позволяют вырабатывать больше энергии, но, при этом, роторные конструкции издают меньше шума и не так сильно зависят от направления ветра.

Принцип работы

Все современные ветряки работают по проверенному веками принципу ветряной мельницы. Только в данном случае энергия вращения лопастей передается не на механический привод, а на генератор, при вращении ротора которого вырабатывается электричество. Затем электроэнергия накапливается в блоке аккумуляторных батарей и через инвертор передается к потребителям. Для обеспечения электроснабжения большого количества потребителей требуется объединение ветряков в единую сеть.

Для изготовления ветряка применены следующие элементы:

Лопасти;
Ротор турбины;
Редуктор;
Контроллер;
Ось электрического генератора;
Генератор
Инвертор;
Аккумулятор.

Для изготовления пропеллера можно использовать практически любые материалы, обеспечивающие достаточную парусность. Это может быть парусный ветряк из прочной ткани, ветряк из бочки или пластиковых бутылок. При изготовлении миниатюрной установки ветряк можно сделать даже из бумаги.

При изготовлении ветряка своими руками можно использовать ротор из шуруповерта или двигатель от любой бытовой техники. Для изготовления самодельного генератора для ветряка подойдет шаговый двигатель от принтера, а автомобильный генератор можно использовать практически без переделки.

Шаговый двигатель

Электрическая схема генератора на шаговом двигателе

С появлением на российском рынке неодимовых магнитов, популярность приобрела схема изготовления низкооборотистого аксиального генератора для ветряка на этих магнитах.

Подключение ветряка к генератору

При изготовлении своими руками ветряка мощностью до 3 кВт и рабочим напряжением 220В можно воспользоваться идеей разработки российской компании Аэрогрин. В конструкции данного ветряка применен принцип роторной авиационной турбины. В качестве лопастей используются небольшие лопатки из полимерных материалов. Вся конструкция укрыта кожухом из звукопоглощающего материала. Такой ветряк не тратит энергию на поиск ветра, создает минимум шума и не раздражает соседей постоянно вращающимися лопастями.

Сколько стоит ветряк

Для того чтобы купить ВЭС заводского производства в России можно сравнить цены на ветряки для выработки электроэнергии от различных производителей. Лучше всего для этого указать в запросе поисковой системы свой регион, это позволит быстрее найти поставщиков, которые работают ближе к планируемому месту установки ветряка и сэкономить на доставке и установке. Например, при необходимости организовать электроснабжение дачи в Ленинградской области, в поисковой строке можно набрать следующий запрос: «купить ветряк для частного дома цена СПб».

Приобрести можно как комплекс целиком, так и отдельные детали. Если лопасти и ротор можно изготовить самостоятельно, то генератор для ветряка можно купить по сравнительно низким ценам.

Выбор конструкции ветрогенератора

Основной проблемой при выборе конструкции ветряка является выбор между ветряками с горизонтальной и вертикальной осью вращения. Однозначного ответа на вопрос, какой ветряк лучше горизонтальный или вертикальный, не существует.

Классический ветрогенератор имеет горизонтальную ось вращения и механизм поиска ветра, работающий по принципу флюгера. Для его раскручивания необходим ветер, дующий со скоростью 7 – 8 м/с.

Тогда как спиралевидные ветряки с вертикальной осью вращения не так сильно зависят от скорости и направления ветра.

Но самое широкое распространения ВЭС получили на территории Крымского полуострова. В силу своего географического положения Крым имеет возможность использовать энергию ветра с максимальной пользой. Ветряки в Крыму расположены практически везде, где позволяет местность. Здесь расположено несколько крупных ветряных электростанций. На самой крупной из них работают 127 ветрогенераторов.

В прошлом году в Ульяновске был запущен комплекс из 14 ветряков общей мощностью более 30МВт. Строительство ветряной электростанции начато и в республике Адыгея. Планируется, что ветряки, установленные в Адыгее, будут давать мощность в 150МВт.

Также в прошлом году начало свою работу совместное российско-испанское предприятие по выпуску ветряков в Таганроге. Производство организовано на заводе «Красный котельщик».

Ветряки в Европе

Для многих европейских стран наличие ветряков в некоторых регионах уже давно стало привычным делом. Причем устанавливают их не только на суше но и в море.

Лидерами по производству и использованию ветряков являются Франция, Германия и скандинавские страны.

В последнее время в европейских странах построено множество гигантских ветряков. Например, одним из крупнейших ветряков в Германии является огромная башня высотой 120м с ротором, каждая из трех лопастей которого имеет длину 52 м, ширину 6 м и весит 20 т. Это гигантское сооружение построено под Магдебургом в 2002 году и его мощность составляет 4,5 МВт.

На данный момент самым большим в мире ветряком считается ветрогенератор мощностью 7 МВт и высотой 141 м, расположенный рядом с немецким городом Эмден. Но в ближайшее время в Норвегии планируется запуск ветряка высотой 162 м, который сможет обеспечить электроэнергией около 2000 домов.

Как сделать ветряную электростанцию своими руками. Что необходимо подготовить? Какими должны быть лопасти?

При росте цен на электроэнергию повсюду идёт поиск и разработка её альтернативных источников. В большинстве регионах страны целесообразно применять ветрогенераторы. Чтобы полностью обеспечить электричеством частный дом, требуется достаточно мощная и дорогостоящая установка.

Ветряной генератор для дома

Если сделать небольшой ветрогенератор, с помощью электрического тока можно подогревать воду или использовать для части освещения, например, хозяйственных построек, садовых дорожек и крыльца. Подогрев воды для хозяйственных нужд или отопления – это простейший вариант использования ветровой энергии без её аккумулирования и преобразования. Здесь вопрос больше заключается в том, достаточно ли мощности будет для отопления.

Перед тем как сделать генератор, сначала следует выяснить особенности ветров в регионе.

Большой ветрогенератор, для многих мест российского климата, мало подходит из-за частой смены интенсивности и направления воздушных потоков. При мощности выше 1 кВт он будет инерционным и не сможет в полной мере раскручиваться, когда меняется ветер. Инерция в плоскости вращения приводит к перегрузкам от бокового ветра, приводящим к его выходу из строя.

С появлением маломощных потребителей энергии имеет смысл применять небольшие самодельные ветрогенераторы не более чем на 12 вольт, чтобы освещать дачу светодиодными светильниками или заряжать телефонные аккумуляторы при отсутствии в доме электричества. Когда в этом нет необходимости, электрогенератор можно применять для нагрева воды.

Тип ветрогенератора

Для безветренной области подходит только парусный ветрогенератор. Чтобы электроснабжение было постоянным, понадобится аккумуляторная батарея не менее чем на 12В, зарядное устройство, инвертор, стабилизатор и выпрямитель.

Для слабоветренных районов можно самостоятельно изготовить вертикальный ветрогенератор, мощностью не более 2-3 кВт. Вариантов есть много и они почти не уступают промышленным образцам. Покупать целесообразно ветряки с парусным ротором. Надёжные модели мощностью от 1 до 100 киловатт выпускаются в Таганроге.

В ветреных регионах можно сделать генератор для дома своими руками вертикальный, если требуемая мощность составляет 0,5-1,5 киловатт. Лопасти можно изготовить из подручных средств, например, из бочки. Более производительные устройства целесообразно купить. Самыми дешёвыми являются «парусники». Вертикальный ветряк стоит дороже, но он надёжней работает при сильных ветрах.

Маломощный ветряк своими руками

В домашних условиях небольшой самодельный ветрогенератор изготовить несложно. Для начала работы в области создания альтернативных источников энергии и накопления в этом ценного опыта как собрать генератор, можно изготовить самостоятельно простое устройство, приспособив мотор от компьютера или принтера.

Ветряной генератор на 12 В с горизонтальной осью

Чтобы сделать своими руками маломощный ветряк, необходимо сначала подготовить чертежи или эскизы.

На скорости вращения 200-300 об./мин. напряжение можно поднять до 12 вольт, а вырабатываемая мощность составит около 3 Вт. С его помощью можно зарядить небольшой аккумулятор. Для других генераторов мощность необходимо увеличивать до 1000 об./мин. Лишь в этом случае они будут эффективны. Но здесь понадобится редуктор, создающий значительное сопротивление и к тому же имеющий высокую стоимость.

Электрическая часть

Чтобы собрать электрогенератор, необходимы комплектующие:

небольшой мотор от старого принтера, дисковода или сканера;
8 диодов типа 1N4007 для двух выпрямительных мостов;
конденсатор ёмкостью 1000 мкф;
труба ПВХ и пластиковые детали;
алюминиевые пластины.

На рисунке ниже изображена схема генератора.

Шаговый мотор: схема подключения к выпрямителю и стабилизатору

Диодные мосты подключаются к каждой обмотке двигателя, которых две. После мостов подключается стабилизатор LM7805. В результате на выходе получается напряжение, которое обычно подаётся на 12-вольтную батарею.

Большую популярность получили электрогенераторы на неодимовых магнитах с чрезвычайно высокой силой сцепления. Их следует аккуратно использовать. При сильном ударе или нагреве до температуры 80-250 0 С (в зависимости от вида) у неодимовых магнитов происходит размагничивание.

За основу генератора, изготавливаемого своими руками, можно взять ступицу автомобиля.

Ротор на неодимовых магнитах

На ступицу производится наклейка суперклеем неодимовых магнитов диаметром около 25 мм примерно в количестве 20 шт. Однофазные электрогенераторы делаются с равенством количества полюсов и магнитов.

Магниты, расположенные напротив друг друга, должны притягиваться, т. е. повёрнуты противоположными полюсами. После приклеивания неодимовых магнитов производится их заливка эпоксидной смолой.

Катушки мотают круглыми, а общее количество витков составляет 1000-1200. Мощность генератора на неодимовых магнитах подбирается такой, чтобы его можно было использовать как источник постоянного тока, порядка 6А для зарядки АКБ на 12 В.

Механическая часть

Лопасти делают из пластиковой трубы. На ней рисуют заготовки шириной 10 см и длиной 50 см, а затем вырезают. Изготавливается втулка на вал двигателя с фланцем, к которому винтами крепятся лопасти. Их количество может быть от двух до четырёх. Пластик долго не прослужит, но на первое время его хватит. Сейчас появились достаточно износостойкие материалы, например, карбон и полипропилен. Затем можно изготовить более прочные лопасти из алюминиевого сплава.

Балансировку лопастей производят путём отрезания лишних частей на концах, а угол наклона создают путём их нагрева с изгибом.

Генератор крепится болтами к куску пластиковой трубы с приваренной к нему вертикальной осью. На трубу также соосно устанавливается флюгер из алюминиевого сплава. Ось вставляется в вертикальную трубу мачты. Между ними устанавливается упорный подшипник. Вся конструкция может свободно вращаться в горизонтальной плоскости.

Электрическую плату можно разместить на вращающейся части, а напряжение потребителю передавать через два токосъёмных кольца со щётками. Если плату с выпрямителем установить отдельно, тогда количество колец будет равно шести, сколько выводов имеет шаговый мотор.

Ветряк крепят на высоте 5-8 м.

Если устройство будет эффективно вырабатывать энергию, его можно усовершенствовать, сделав вертикально-осевым, например, из бочки. Конструкция меньше подвержена боковым перегрузкам, чем горизонтальная. На рисунке ниже изображён ротор с лопастями из фрагментов бочки, установлен на оси внутри рамы и на него не действует опрокидывающее усилие.

Ветряк с вертикальной осью и ротором из бочки

Профилированная поверхность бочки создаёт дополнительную жёсткость, за счёт чего можно применять жесть меньшей толщины.

Ветрогенератор мощностью более 1 киловатта

Устройство должно приносить ощутимую пользу и выдавать напряжение 220 В, чтобы можно было включить некоторые электроприборы. Для этого оно должно самостоятельно запускаться и вырабатывать электроэнергию в широком диапазоне.

Чтобы сделать ветрогенератор своими руками, прежде следует определить конструкцию. Она зависит от того, какая сила ветра. Если она слабая, то единственным вариантом может быть парусный вариант ротора. Больше 2-3 киловатт энергии здесь не получить. Кроме того, для него понадобятся редуктор и мощный аккумулятор с зарядным устройством.

Цена всего оборудования высокая, поэтому следует выяснить, будет ли это выгодно для дома.

В районах с сильными ветрами, самодельным ветрогенератором можно получить 1,5-5 киловатт мощности. Тогда его можно подключать в домашнюю сеть на 220В. Аппарат с большей мощностью самостоятельно сделать сложно.

Электрогенератор из двигателя постоянного тока

В качестве генератора можно использовать малооборотный мотор, генерирующий электрический ток при 400-500 об/мин: PIK8-6/2,5 36V 0,3Nm 1600min-1. Длина корпуса 143 мм, диаметр – 80 мм, диаметр вала – 12 мм.

Как выглядит двигатель постоянного тока

Для него нужен мультипликатор с передаточным отношением 1:12. При одном обороте лопастей ветряка электрогенератор сделает 12 оборотов. На рисунке ниже изображена схема устройства.

Схема устройства ветряка

Редуктор создаёт дополнительную нагрузку, но всё же это меньше, чем для автомобильного генератора или стартера, где требуется передаточное отношение как минимум 1:25.

Лопасти целесообразно изготавливать из алюминиевого листа размером 60х12х2. Если на мотор их установить 6 штук, устройство будет не таким быстрым и не пойдёт вразнос при больших порывах ветра. Следует предусмотреть возможность балансировки. Для этого лопасти припаиваются к втулкам с возможностью накручивания на ротор, чтобы можно было их смещать дальше или ближе от его центра.

Мощность генератора на постоянных магнитах из феррита или стали не превышает 0,5-0,7 киловатт. Увеличить её можно только на специальных неодимовых магнитах.

Генератор с не намагниченным статором для работы не годится. При небольшом ветре он останавливается, а после не сможет самостоятельно запуститься.

Для постоянного отопления в холодное время года требуется много энергии, и протопить большой дом — это проблема. Для дачи в этом плане он может пригодиться, когда туда приходится ездить не чаще 1 раза в неделю. Если всё правильно взвесить, система отопления на даче работает всего несколько часов. Остальное время хозяева находятся на природе. Используя ветряк как источник постоянного тока для зарядки АКБ, за 1-2 недели можно накопить электроэнергии для отопления помещений на такой промежуток времени, и таким образом, создать себе достаточный комфорт.

Чтобы сделать генератор из двигателя переменного тока или автомобильного стартера, требуется их переделка. Мотор можно модернизировать под генератор, если ротор изготовить на неодимовых магнитах, проточив на их толщину. Его делают с количеством полюсов, как и у статора, чередуя друг с другом. Ротор на неодимовых магнитах, приклеенных к его поверхности, при вращении не должен залипать.

Типы роторов

Конструкции роторов отличаются разнообразием. Распространённые варианты изображены на рисунке ниже, где указаны значения коэффициента использования энергии ветра (КИЭВ).

Виды и конструкции роторов ветряков

Для вращения ветряки делают с вертикальной или горизонтальной осью. Вертикальный вариант обладает преимуществом в удобстве обслуживания, когда основные узлы расположены внизу. Опорный подшипник выполнен самоустанавливающимся и долго служит.

Две лопасти ротора «Савониуса» создают рывки, что не очень удобно. По этой причине его делают из двух пар лопастей, разнесённых на 2 уровня с поворотом одной относительно другой на 90 0 . В качестве заготовок можно использовать бочки, вёдра, кастрюли.

Ротор «Дарье», лопасти которого делают из упругой ленты, отличается простотой изготовления. Для облегчения раскрутки их количество должно быть нечётным. Движение происходит рывками, из-за чего механическая часть быстро разбивается. Кроме того, лента при вращении вибрирует, издавая рёв. Для постоянного применения подобная конструкция не очень подходит, хотя лопасти иногда делают из звукопоглощающих материалов.
В ортогональном роторе крылья выполняются профилированными. Оптимальное количество лопастей равно трём. Устройство быстроходное, но его необходимо раскручивать при пуске.

Геликоидный ротор имеет высокий КПД за счёт сложной кривизны лопастей, снижающей потери. Его применяют реже других ветряков из-за высокой стоимости.

Горизонтальный лопастный ротор исполнения является наиболее эффективным. Но он требует наличия стабильного среднего ветра, а также для него необходима ураганная защита. Лопасти можно изготовить из пропилена, когда их диаметр меньше 1 м.

Если вырезать лопасти из толстостенной пластиковой трубы или бочки, достичь мощности выше 200 Вт не удастся. Профиль в виде сегмента для сжимаемой газообразной среды не подходит. Здесь нужен сложный профиль.

Диаметр ротора зависит от того, какую мощность требуется получить, а также от количества лопастей. Двухлопастнику на 10 Вт нужен ротор диаметром 1,16 м, а на 100 Вт – 6,34 м. Для четырёх-, и шестилопастника диаметр составит соответственно 4,5 м и 3,68 м.

Если насадить ротор непосредственно на вал генератора, его подшипник долго не протянет, поскольку нагрузка на все лопасти неравномерная. Опорный подшипник для вала ветряка должен быть самоустанавливающимся, с двумя или тремя ярусами. Тогда для вала ротора будут не страшны изгибы и смещения в процессе вращения.

Большую роль в работе ветряка играет токосъёмник, который требуется регулярно обслуживать: смазывать, чистить, регулировать. Возможность его профилактики должна быть предусмотрена, хотя это сложно сделать.

Безопасность

Ветряки, мощность которых превышает 100 Вт, являются шумными устройствами. Во дворе частного дома можно установить промышленный ветродвигатель, если он сертифицирован. Его высота должна быть выше ближайших домов. На крыше нельзя устанавливать даже маломощный ветряк. Механические колебания от его работы могут создать резонанс и привести к разрушению строения.

Высокие скорости вращения ветрогенератора требуют качественного изготовления. Иначе, при разрушении устройства существует опасность, что его детали могут отлететь на большие расстояния и нанести травму человеку или домашним животным. Особенно это следует учитывать при изготовлении ветряка своими руками из подручных материалов.

Видео. Ветрогенератор своими руками.

Применение ветрогенераторов целесообразно не во всех регионах, поскольку зависит от климатических особенностей. Кроме того, изготавливать их своими руками не имеет смысла без определённого опыта и знаний. Для начала можно взяться за создание простой конструкции мощностью несколько ватт и напряжением до 12 вольт с помощью, которой можно зарядить телефон или зажечь энергосберегающую лампу. Применение неодимовых магнитов в генераторе позволяет значительно увеличить его мощность.

Мощные ветровые установки, берущие на себя значительную часть электроснабжения дома, лучше приобретать промышленные, на создание напряжения 220В, тщательно взвесив при этом все за и против. Если совместить их с другими видами альтернативных источников энергии, электричества может хватить на все хозяйственные нужды, включая систему отопления дома.

Делаем ветроэлектростанцию своими руками у себя в частном доме. Ознакомимся с уже существующими промышленными аналогами на рынке и с работами народных умельцев.

Человечество на протяжении всего своего развития не перестает искать дешевые возобновляемые источники энергии, которые могли бы решить многие проблемы энергообеспечения. Одним из таких источников является энергия ветра, для преобразования которой в электрическую энергию, разработаны ветровые энергетические установки (ВЭУ), или, как их чаще называют, ветряные электростанции.

Любому человеку, особенно имеющему частный или загородный дом, хотелось бы иметь свой ветрогенератор, обеспечивающий жилье недорогой электрической энергией. Препятствием этому служит высокая стоимость промышленных образцов ВЭУ и, соответственно, слишком большой срок окупаемости для отдельно взятого владельца жилья, делающий его приобретение невыгодным. Одним из выходов может служить изготовление ветряной электростанции своими руками, позволяющее не только снизить общие затраты на ее приобретение, но и распределить эти затраты на некоторый срок, так как работа осуществляется в течение довольно длительного времени.

Для того чтобы сделать ветряную электростанцию, необходимо определить, позволяют ли погодные условия использовать ветровую энергию в качестве постоянного источника энергии. Ведь, если ветер для вашей местности редкость, вряд ли стоит начинать строительство самодельной ветряной электростанции. Если же с ветром все обстоит благополучно, желательно узнать общие климатические характеристики и, в частности, скорость ветра, с распределением ее по времени. Знание скорости ветра позволит правильно выбрать и сделать своими руками конструкцию ветряной электростанции.

Виды

Ветроэлектростанция своими руками классифицируется по расположению оси вращения и бывают:

с горизонтальным расположением;
с вертикальным расположением.

Установки с горизонтальным расположением оси называются установками пропеллерного типа и имеют самое широкое распространение в связи с высоким коэффициентом полезного действия. Недостатком этих установок является их более сложная конструкция, затрудняющая самодельные варианты изготовления, необходимость применения механизма следования направлению ветра и большая зависимость работы от скорости ветра — как правило, при малых скоростях эти установки не работают.

Более просты, неприхотливы и мало зависимы от скорости и направления ветра установки с вертикальным расположением рабочего вала — ортогональные с ротором Дарье и карусельные с ротором Савониуса. Недостатком их является весьма малый КПД, составляющий порядка 15%.

Недостатком обеих типов самодельной ветряной электростанции является низкое качество вырабатываемой электроэнергии, требующее дорогостоящих вариантов компенсации этого качества — стабилизирующих устройств, аккумуляторов, электрических преобразователей. В чистом виде электроэнергия пригодна только для использования в активной бытовой нагрузке — лампах накаливания и простых нагревательных устройствах. Для питания бытовой техники электроэнергия такого качества не пригодна.

Конструктивные элементы

Конструктивно, независимо от расположения оси, самодельная полноценная ветряная электростанция должна состоять из следующих элементов:

устройство для ориентирования ветряного двигателя по направлению ветра;
редуктор или мультипликатор для передачи вращения от ветряного двигателя к генератору;
генератор постоянного тока;
зарядное устройство;
аккумуляторная батарея для накопления электроэнергии;
инвертор для преобразования постоянного тока в переменный.

Особенности выбора источника тока

Одним из сложных элементов ветряной электростанции является генератор. Наиболее подходящим для изготовления своими руками является электродвигатель постоянного тока с рабочим напряжением 60-100 вольт. Этот вариант не требует переделки и способен работать с аппаратурой для зарядки автомобильной батареи.

Применение автомобильного источника напряжения затруднено тем, что его номинальная частота вращения составляет порядка 1800-2500 об/мин, а такую частоту вращения при прямом соединении не сможет обеспечить ни одна конструкция ветряного двигателя. В этом случае в составе установки необходимо предусмотреть редуктор или мультипликатор подходящей конструкции для увеличения частоты вращения в необходимых размерах. Скорее всего, этот параметр придется подбирать экспериментальным путем.

Возможным вариантом может стать реконструированный асинхронный двигатель с использованием неодимовых магнитов, но этот способ требует сложных расчетов и токарных работ, что зачастую не приемлет самодельная работа. Имеется вариант с межфазным подключением к обмоткам электродвигателя конденсаторов, емкость которых рассчитывается в зависимости от его мощности.

Изготовление

Учитывая то, что эффективность электростанции с горизонтальной осью имеет лучшие показатели эффективности, а бесперебойность подачи электроэнергии предполагается обеспечивать с помощью накопления энергии в аккумуляторной батарее, предпочтительнее для изготовления своими руками является именно такой вид ВЭУ, который мы и рассмотрим в рамках данной статьи.

Для того что бы сделать такую электростанцию своими руками понадобится следующий инструмент:

сварочный аппарат электродуговой сварки;
набор гаечных ключей;
набор сверл по металлу;
электродрель;
ножовка по металлу или УШМ с отрезным диском;
болты диаметром 6 мм с гайками для крепления лопастей к шкиву и алюминиевого листа к квадратной трубе.

Для изготовления ветряной электростанции своими руками потребуются следующие материалы:

пластиковая труба 150 мм длиной 600 мм;
лист алюминия размером 300х300 мм и толщиной 2,0 — 2,5 мм;
металлическая квадратная труба 80х40 мм и длиной 1,0 м;
труба диаметром 25 мм и длиной 300 мм;
труба диаметром 32 мм и длиной 4000-6000 мм;
медный провод длиной, достаточной для соединения электродвигателя, находящегося на мачте длиной 6 м, и нагрузки, которую будет питать этот источник тока;
электродвигатель постоянного тока 500 об/мин;
шкив для двигателя диаметром 120-150 мм;
аккумуляторная батарея 12 вольт;
автомобильное зарядное реле аккумулятора;
инвертор 12/220 вольт.

Процесс изготовления своими руками производится в следующем порядке:

Далее, в процессе работы установки, возможно, придется сделать другими размеры и конфигурацию лопастей, передаточное отношение между ветряным двигателем и генератором — каждый ветрогенератор, изготовленный своими руками, индивидуален в силу использования различных компонентов и условий ветрообразования. Первоначально ветряную электростанцию рекомендуют изготавливать небольшой мощности, на которой можно отработать полученную информацию не вкладывая большое количество средств.

610760

Из этой статьи Вы узнаете, как изготовить несложный ветрогенератор своими руками в домашних условиях. Такая ветряная электростанция всегда пригодится в удалённых местах, где нет доступа к бытовой электрической сети, например, на удалённом дачном участке. Конечно, можно использовать бензиновый генератор, но рокот и дым от двигателя внутреннего сгорания вряд ли кому-то придётся по душе, и уж точно это не располагает к отдыху на природе. Кроме того, расходы на бензин будут весьма немаленькими.

Ветряная электростанция сможет заряжать аккумуляторные батареи для автономной работы не сильно мощной бытовой техники и освещения. Впрочем, куда именно тратить полученную энергию, решать Вам.

Эта статья рассчитана на любителей в области конструирования ветрогенераторов своими руками, и поэтому в качестве конструкции выбрана максимально простая схема ветряной электростанции. Это будет относительно тихоходный самодельный ветряк (показатель быстроходности Z=3). Такая конструкция является надёжной и безопасной при работе.

Выбор мощности ветряной электростанции

Наверняка многим, кто читает эту статью, не захочется ограничиваться постройкой ветрогенератора для питания холодильника и освещения на даче, а сразу построить такую электростанцию, чтобы запитать ею не только аккумуляторные батареи, но и батареи отопления или бойлер для горячей воды. Но такая мощная электростанция будет чрезвычайно сложна в изготовлении, ведь усложнение конструкции с ростом мощности возрастает даже не в квадрате, а чуть ли не в кубе!

Как пример ветряной электростанции мощностью всего 2 кВт можно привести промышленный ветрогенератор W-HR2 международной компании AVIC (изображен на фото). Этот ветрогенератор номинальной мощностью 2 кВт имеет ротор диаметром 3,2 м с аэродинамически металлическими лопастями, прочную стальную башню высотой 8 м на массивном железобетонном фундаменте. Монтаж узлов производится при помощи автокрана. Очевидно, что расчет и изготовление подобного ветрогенератора сложно даже для отдельных специализированных фирм, и практически нереально силами одного человека непрофессионала для сооружения такого ветряка своими руками.

Таблица 1. Зависимость мощности ветрогенератора от количества лопастей и диаметра ветроколеса при скорости ветра 4 м\с

Мощность, Вт	Диаметр ветроколеса при числе лопастей, м
Мощность, Вт

В табл. 1 показано зависимость мощности ветроколеса крыльчатого типа от его диаметра и количества лопастей. Или другими словами, какой длинны нужно взять лопасти определённого ветроколеса, чтобы получить нужную мощность. Данные в этой таблице основаны на практических испытаниях эксплуатируемых ветрогенераторов, у которых КИЭВ (коэффициент использования энергии ветра) ветроколеса равен 0,35 (профиль среднего качества), КПД генератора имеет значение 0,8 и КПД редуктора — 0,9.

Для кого-то эти данные могут на первый взгляд показаться слишком завышенными. Так, для примера, из табл. 1 видно, что для постройки ветряной электростанции мощностью 500 Вт с тремя лопастями, диаметр ветроколеса должен быть равным 11,48 м. Но не стоит пугаться этой цифры, поскольку данные приведены для слабого ветра 4 м/с. Это обычный ветер для равнинной местности вдали от моря.

При этом с ростом скорости ветра мощность ветряной электростанции увеличивается. На рис. показано такую зависимость для электростанции номинальной мощностью 240 Вт. Из графика видно, что при минимальном ветре 4 м/с (при котором электростанция начинает работать), мощность составляет всего 30 Вт. Но мощность ветроэлектростанции пропорциональна скорости ветра в кубе. То есть при увеличении скорости ветра в два раза до максимальной рабочей скорости 8 м/с, мощность ветряной электростанции увеличивается в 2 3 =8 раз или с 30 Вт до полной мощности 240 Вт. При более высокой скорости ветра работа ветровой станции должна будет ограничиваться.

В целом, основываясь на практическом опыте можно заключить, что относительно несложный самодельный ветрогенератор будет иметь мощность в пределах 200-500 Вт. Это своего рода «золотая середина». Редко индивидуальным конструкторам удаётся собрать более мощный ветрогенератор своими руками, который реально будет работать.

Выбор конструкции ветроколеса

Ветряное колесо — самая важная часть ветрогенератора. Именно оно преобразует энергию ветра в механическую. И от его конструкции зависит выбор всех остальных узлов, например, генератора электрического тока.

Наверняка, всем хорошо знакома форма ветряных колёс старинных ветряных мельниц. Это как раз тот случай исключение, когда всё забытое старое не всегда хорошо. Такие ветроколёса ветряной мельницы имеют очень низкий КИЭВ порядка 0,10-0,15, что намного меньше КИЭВ современных быстроходных крыльчатых колёс, которое достигает 0,46. Всё потому, что низкие познания в аэродинамике старинных мастеров не позволяли им сконструировать более совершенную конструкцию.

На рисунке изображена работа двух типов лопастей: парусной (1) и крыльчатой (2). Для того чтобы сделать парусную лопасть (1), достаточно просто прикрепить листовой материал к оси, расположив под углом к ветру, то есть по аналогии с ветряными мельницами древности. Но при вращении такой лопасти она будет иметь значительное аэродинамическое сопротивление, которое возрастает с увеличением угла атаки. Также на её концах образуются завихрения, и за лопастью возникает зона пониженного давления. Всё это делает парусные лопасти неэффективными ветровыми движителями.

Гораздо более эффективной является лопасть крыльчатого типа (2). При такой форме лопасти, которая похожа на крыло самолёта, потери от трения и разрежения сведены к минимуму. Что касается угла атаки лопасти, то на практике установлено, что наиболее оптимальный угол составляет 10-12º. При более высоком угле атаки прирост мощности в результате более высокого давления ветра на лопасть не покрывается ростом аэродинамических потерь.

Конечно, есть много других интересных типов ветровых двигателей, например, вертикально-осевые роторы Савониуса или роторы Дарье. Но все они имеют более низкие коэффициенты использования энергии ветра при более высокой материалоёмкости (в сравнении с крыльчатыми колёсами). Например, установка с ротором Савониуса диаметром 2 метра и высотой 2 метра при тихом ветре 4 м/с будет иметь полезную мощность 20 Вт. Такую же мощность выработает шестнадцатилопастный крыльчатый винт диаметром всего 1 метр.

Поэтому мы не будем «изобретать велосипед» и сразу за основу возьмём конструкцию, где используются лопасти крыльчатого типа с горизонтальной осью вращения. Именно этот тип ветряного двигателя имеет максимальный КИЭВ при минимальном расходе материалов. Неудивительно, что такая конструкция используется почти в 99% всех действующих промышленных ветровых электростанциях.

Прежде всего, нужно выбрать число лопастей. Наиболее дешевыми являются двух- и трёхлопастные ветроколёса, но они являются быстроходными и обладают следующими недостатками:

— высокие рабочие обороты приводят к возникновении больших центробежных и гироскопических сил. Гироскопические силы нагружают ось генератора, крепления и мачту, а центробежные стремятся разорвать лопасти на части. Так, окружная скорость концов лопастей быстроходных двухлопастных ветроколёс нередко достигает 200 м/с и более. Для сравнения скорость пули, выпущенной из винтовки Бейкера 1808 г., равнялась 150 м/с. Таким образом, осколки разлетающегося сломанного винта могут ранить или даже убить человека. По этой причине никому не рекомендуется изготавливать лопасти высокоскоростных ветроколёс из пластиковой трубы. Для этих целей лучше подходит более прочная на растяжение древесина. Изготовление же лопастей из дерева весьма трудоёмкий процесс.

— известно, что чем быстрее вращаются лопасти, тем больше сила трения о воздух. Поэтому лопасти быстроходных ветроколёс гораздо более требовательны к аэродинамическому качеству изготовления. Даже небольшие погрешности сильно снижают КИЭВ быстроходных лопастей. Крайне нежелательно делать быстроходные лопасти вогнутыми, они должны иметь форму крыла самолёта. Изготовить же лопасти тихоходного винта гораздо проще для любителя. Нужно сильно «постараться», чтобы сделать лопасть для тихоходного винта из разрезанной трубы с КИЭВ хуже 0,3.

— быстроходные ветродвигатели издают сильный шум при вращении, ведь даже аэродинамически высококачественные лопасти при быстром вращении создают значительные зоны сжатий и разряджений воздуха, а кустарно изготовленные лопасти и подавно. Соответственно, чем больше окружная скорость и размеры лопасти, тем больше шум. Поэтому мощный быстроходный ветряк нельзя просто установить на крыше дома или в огороде при плотной застройке, иначе Вы рискуете просыпаться ночью от шума взлетающего вертолёта и испортить отношения с соседями в придачу.

— чем меньше лопастей у ветроколеса, тем больше вибрации. Поэтому ветроколёса с малым числом лопастей (2-3) будет труднее сбалансировать.

Учитывая все эти недостатки быстроходных ветроколёс, для более-менее мощного «ветряка» лучше выбрать число лопастей не менее 5-6.

Теперь основываясь на данных табл. 1, давайте прикинем, какой максимальной длинны лопасти подойдут для изготовления несложной электростанции. Очевидно, шестилопастный винт диаметром 2,5-3 м будет сложен в изготовлении. Представьте себе хотя бы процесс балансировки такого винта и его установку на мачту, которая в свою очередь должна быть довольно прочной, чтобы выдержать вес такого винта и аэродинамические нагрузки. А вот шестилопастный винт диаметром 2 метра или около того будет по силам энтузиасту для изготовления своими руками.

Возможно у кого-то возникнет соблазн, не посчитаться с затратой материалов и ещё больше увеличить количества лопастей для увеличения полезной мощности ветроустановки. Так, при числе лопастей двухметрового винта равным 12 мощность при «свежем» ветре (8 м/с) достигнет почти 500 Вт. Но такое дорогое ветряное колесо получиться слишком тихоходным, а значит, неизбежно потребует применения отдельного редуктора, что сильно усложнит конструкцию ветровой электростанции.

Таким образом, наиболее оптимальной является конструкция винта ветрогенератора диаметром 2 м и количеством лопастей равным 6.

Электрический генератор для ветряной электростанции

При подборе генератора электрического тока для ветроэлектростанции прежде всего нужно определить частоту вращения ветроколеса. Рассчитать частоту вращения ветроколеса W (при нагрузке) можно по формуле:

W=V/L*Z*60,
L=π*D,

где V — скорость ветра, м/с; L — длинна окружности, м; D — диаметр ветроколеса; Z — показатель быстроходности ветроколеса (см. табл. 2).

Таблица 2. Показатель быстроходности ветроколеса

Число лопастей	Показатель быстроходности Z

Если в эту формулу подставить данные для выбранного ветроколеса диаметром 2 м и 6 лопастями, то получим частоту вращения. Зависимость частоты от скорости ветра показано в табл. 3.

Таблица 3. Обороты ветроколеса диаметром 2 м с шестью лопастями в зависимости от скорости ветра

Скорость ветра, м/с

Число оборотов, об/мин

Примем максимальную рабочую скорость ветра равной 7-8 м/с. При более сильном ветре работа ветрогенератора будет небезопасной и должна будет ограничиваться. Как мы уже определили, при скорости ветра 8 м/с максимальная мощность выбранной конструкции ветроэлектростанции будет равна 240 Вт, что соответствует частоте вращения ветроколеса 229 об/мин. Значит, нужно подобрать генератор с соответствующими характеристиками.

К счастью, времена тотального дефицита «канули в Лету», и нам не придётся по традиции приспосабливать автомобильный генератор от ВАЗ-2106 к ветряной электростанции. Проблема в том, что такой автомобильный генератор, например, Г-221 является высокооборотным с номинальной частотой вращения от 1100 до 6000 об/мин. Получается, без редуктора наше тихоходное ветроколесо ни как не сможет раскрутить генератор до рабочих оборотов.

Делать редуктор к нашему «ветряку» мы не будем, и поэтому подберём другой тихоходный генератор, чтобы закрепить ветроколесо просто на валу генератора. Наиболее подходящим для этого является веломотор, специально разработанный для мотор-колеса велосипедов. Такие веломоторы имеет низкие рабочие обороты, и могут легко работать в режиме генератора. Наличие постоянных магнитов в этом типе двигателя будет означать отсутствии проблем с возбуждением генератора как в случае, например, с асинхронными двигателями переменного тока, у которых, обычно, используются электромагниты (обмотка возбуждения). Без подпитки током обмотки возбуждения такой двигатель не будет вырабатывать ток при вращении.

К тому же весьма приятная особенность веломоторов заключается в том, что они относятся к бесколлекторным двигателям, а значит, не требуют замены щёток. В табл. 4 представлен пример технических характеристик веломотора мощностью 250 Вт. Как видим из таблицы, этот веломотор отлично подойдёт в качестве генератора для «ветряка» мощностью 240 Вт и с максимальными оборотами ветроколеса 229 об/мин.

Таблица 4. Технические характеристики веломотора мощностью 250 Вт

Производитель	Golden Motor(Китай)
Номинальное напряжение питания
Максимальная мощность
Номинальные обороты
Крутящий момент

Тип питания статора	бесколлекторный

Изготовление ветрогенератора своими руками

После того как приобретён генератор, можно приступать к сборке ветрогенератора своими руками. На рисунке изображено устройство ветроэлектростанции. Способ крепления и расположения узлов может быть иным и зависит от индивидуальных возможностей конструктора, но нужно придёрживаться размеров основных узлов на рис. 1. Эти размеры подобранны под данную ветряную электростанцию с учетом конструкции и размеров ветроколеса.

На рис. 1 изображены размеры боковой лопаты (1), хвоста с оперением (2), а также рычага (3), через который передаётся усилие от пружины. Хвост с оперением для поворота ветроколеса по ветру нужно изготовить по размерам на рис. 1 из профильной трубы 20х40х2,5 мм и кровельного железа в качестве оперения.

Крепить генератор следует на таком расстоянии, чтобы минимальное расстояние между лопастями и мачтой было не менее 250 мм. В противном случае нет гарантий, что лопасти, прогнувшись под действием ветра и гироскопических сил, не разобьются об мачту.

Изготовление лопастей

Ветряк своими руками обычно начинается из лопастей. Наиболее подходящим материалом для изготовления лопастей тихоходного ветряка является пластик, точнее пластиковая труба. Изготовить лопасти из пластиковой трубы проще всего — небольшая трудоёмкость и трудно ошибиться новичку. Также пластиковые лопасти в отличии от деревянных гарантированно не покорежатся от влаги.

Труба должна быть из ПВХ диаметром 160 мм для напорного трубопровода или канализации, например, SDR PN 6,3. У таких труб толщина стенки не менее 4 мм. Трубы для безнапорной канализации не подойдут! Эти трубы слишком тонкие и непрочные.

На фото изображено ветроколесо с разбившимися лопастями. Эти лопасти были изготовлены из тонкой ПВХ трубы (для безнапорной канализации). Они прогнулись от давления ветра и разбились об мачту.

Расчет оптимальной формы лопасти довольно сложный и нет необходимости его тут приводить, пусть им занимаются профессионалы своего дела. Нам же достаточно изготовить лопасти, используя уже рассчитанный шаблон по рис. 2, на котором изображено размеры шаблона в миллиметрах. Нужно просто вырезать такой шаблон из бумаги (), далее приложить к трубе 160 мм, нарисовать контур шаблона на трубе маркером и вырезать лопасти с помощью электролобзика или вручную. Красными точками на рис. 2 изображено ориентировочное расположение креплений лопастей.

В итоге у Вас должно будет получиться шесть лопастей, формой как на фотографии. Чтобы полученные лопасти имели более высокий КИЭВ и меньше издавали шума при вращении, нужно сточить острые углы и края, а также отшлифовать все шершавые поверхности.

Для крепления лопастей к корпусу веломотора нужно использовать головку ветродвигателя, которая представляет собой диск из мягкой стали толщиной 6-10 мм. К нему приварены шесть стальных полос толщиной 12 мм и монтажной длинной 30 см с отверстиями для крепления лопастей. Диск крепится к корпусу веломотора с помощью болтов с контргайками за отверстия под крепление спиц.

После изготовления ветроколеса, его нужно обязательно отбалансировать. Для этого ветроколесо закрепляется на высоте в строго горизонтальном положении. Желательно, это сделать в закрытом помещении, где нет ветра. При сбалансированном ветроколесе лопасти не должны самопроизвольно поворачиваться. Если же какая-то лопасть тяжелее, её нужно сточить с конца до уравновешивания в любом положении ветроколеса.

Также нужно проверить вращаются ли все лопасти в одной плоскости. Для этого замеряется расстояние от конца нижней лопасти до какого-нибудь ближайшего предмета. Затем ветроколесо поворачивается и замеряется расстояние от выбранного предмета до других лопастей. Расстояние от всех лопастей должно быть в пределах +/- 2 мм. Если разница больше, то перекос нужно устранить, подогнув стальную полосу к которой крепится лопасть.

Крепление генератора (веломотора) к раме

Поскольку генератор испытывает большие нагрузки, в том числе и от гироскопических сил, его следует надёжно закрепить. Сам веломотор имеет прочную ось, поскольку используется при больших нагрузках. Так, его ось должна выдерживать вес взрослого человека при динамических нагрузках, возникающих при ездё на велосипеде.

Но на раме велосипеда веломотор крепится с двух сторон, а не с одной, как будет при работе в качестве генератора тока для ветряной электростанции. Поэтому вал нужно крепить к станине, которая представляет собой металлическую деталь с резьбовым отверстием для накручивания на вал веломотора соответствующего диаметра (D) и четырьмя монтажными отверстиями для крепления стальными болтами М8 к раме.

Желательно, использовать максимально большую длину свободного конца вала для крепления. Чтобы вал не прокручивался в станине, его нужно закрепить гайкой с контршайбой. Станину лучше всего изготовить из дюралюминия.

Для изготовления рамы ветрогенератора, то есть основы, на которой будут располагаться все другие детали, нужно использовать стальную пластину толщиной 6-10 мм или отрезок швеллера подходящей ширины (зависит от наружного диаметра поворотного узла).

Изготовление токоприёмника и поворотного узла

Если к генератору просто привязать провода, то рано или поздно провода перекрутятся при вращении ветряка вокруг оси и оборвутся. Чтобы этого не произошло, нужно применить подвижный контакт — токоприёмник, который состоит из втулки, изготовленной из изоляционного материала (1), контактов (2) и щёток (3). Для защиты от осадков контакты токоприёмника должны быть закрыты.

Для изготовления токоприёмника ветрогенератора удобно использовать такой способ: сначала на готовом поворотном узле размещаются контакты, например, из толстой латунной или медной проволоки прямоугольного сечения (используется для трансформаторов), контакты должны быть уже с припаянными проводами (10), в качестве которых нужно использовать одно- или многожильный медный провод сечением не менее 4 мм 2 . Контакты накрываются пластиковым стаканчиком или другой ёмкостью, закрывается отверстие в опорной втулке (8) и заливается эпоксидной смолой. На фото использована эпоксидная смола с добавкой двуокиси титана. После затвердевания эпоксидной смолы деталь стачивается на токарном станке до появления контактов.

В качестве подвижного контакта лучше всего использовать медно-графитовые щетки от автомобильного стартёра с плоскими пружинами.

Для того чтобы ветряное колесо ветрогенератора могло поворачиваться по ветру, необходимо обеспечить подвижное соединения рамы ветродвигателя с неподвижной мачтой. Подшипники располагаются между опорной втулкой (8), которая через фланец соединяется с трубой мачты с помощью болтов и муфтой (6), которая приваривается дуговой сваркой (5) к раме (4). Чтобы облегчить поворот, нужен поворотный узел с использованием подшипников (7) с внутренним диаметром не менее 60 мм. Лучше всего подойдут роликоподшипники, которые лучше воспринимают осевые нагрузки.

Защита ветряной электростанции от ураганного ветра

Максимальная скорость ветра, при которой может эксплуатироваться данная ветряная электростанция, составляет 8-9 м/с. Если скорость ветра больше, работа ветряной электростанции должна ограничиваться.

Конечно, этот предлагаемый тип ветряка для изготовления своими руками тихоходный. Вряд ли лопасти раскрутятся до чрезвычайно высоких оборотов, при которых они разрушаться. Но при слишком сильном ветре давление на хвост оперения становится очень значительным, и при резком изменении направления ветра ветрогенератор будет резко поворачиваться.

Учитывая же, что лопасти при сильном ветре быстро вращаются, то ветроколесо превращается в большой тяжелый гироскоп, который противится любым поворотам. Именно поэтому между рамой и ветроколесом возникают значительные нагрузки, которые сосредотачиваются на валу генератора. Известно много случаев, когда любители строили ветрогенераторы своими руками без какой-либо защиты от ураганно ветра, и у них из-за значительных гироскопических сил ломались прочные оси автомобильных генераторов.

Кроме того, шестилопасное ветроколесо диаметром 2 м обладает значительным аэродинамическим сопротивлением, и при сильном ветре будет значительно нагружать мачту.

Поэтому, чтобы самодельный ветрогенератор служил долго и надёжно, а ветроколесо не свалилось на голову прохожим, необходимо защищать его от ураганных ветров. Проще всего защитить ветряк с помощью боковой лопаты. Это довольно простое устройство, которое хорошо зарекомендовало себя на практике.

Работа боковой лопаты заключается в следующем: при рабочем ветре (до 8 м/с) давление ветра на боковую лопату (1) меньше жесткости пружины (3), и ветряк устанавливается приблизительно по ветру с помощью оперения. Для того чтобы пружина не складывала ветряк при рабочем ветре более чем это нужно, между хвостом (2) и боковой лопатой натянута растяжка (4).

Когда скорость ветра достигает 8 м/с, давление на боковую лопату становится сильнее, чем усилие пружины, и ветрогенератор начинает складываться. При этом ветряной поток начинает набегать на лопасти под углом, что ограничивает мощность ветроколеса.

При очень сильном ветре ветряк складывается полностью, и лопасти устанавливаются параллельно направлению ветра, работа ветряка практически прекращается. Обратите внимание, что хвост оперения не связан с рамой жестко, а вращается на шарнире (5), который должен быть изготовлен из конструкционной стали и иметь диаметр не менее 12 мм.

Размеры боковой лопаты приведены на рис. 1. Саму боковую лопату, также как и оперение, лучше всего изготовить из профильной трубы 20х40х2,5 мм и стального листа толщиной 1-2 мм.

В качестве рабочей пружины можно использовать любые пружины из углеродистой стали с защитным цинковым покрытием. Главное, чтобы в крайнем положении усилие пружины равнялось 12 кг, а в начальном положении (когда ветряк ещё не складывается) — 6 кг.

Для изготовления растяжки следует использовать стальной велосипедный тросик, концы тросика загибаются в петлю, а свободные концы закрепляются восемью витками медной проволки диаметром 1,5-2 мм и спаиваются оловом.

Мачта ветрогенератора

В качестве мачты для ветряной электростанции можно использовать стальную водопроводную трубу диаметром не менее 101-115 мм и минимальной длинной 6-7 метров при условии относительно открытой местности, где на расстоянии 30 м не было бы препятствий для ветра.

Если же ветряную электростанцию невозможно установить на открытой площадке, то тут ничего не поделаешь. Нужно увеличивать высоту мачты так, чтобы ветроколесо было хотя бы на 1 м выше окружающих препятствий (домов, деревьев), иначе выработка электроэнергии ощутимо снизится.

Само основание мачты следует устанавливать на бетонную площадку, чтобы оно не продавливалось в размокшую почву.

В качестве растяжек нужно использовать стальные оцинкованные монтажные тросы, диаметром не менее 6 мм. Растяжки крепятся к мачте посредством хомута. У земли тросы крепятся к прочным стальным колышкам (из трубы, швеллера, уголка и т.д.), которые закопаны в землю под углом на полную глубину полтора метра. Ещё лучше, если они дополнительно замоноличенны у основания бетоном.

Поскольку мачта в сборе с ветрогенератором обладает значительным весом, то для ручной установки нужно использовать противовес, изготовленный из такой же стальной трубы, как и мачта или деревянного бруса 100х100 мм с грузом.

Электрическая схема ветряной электростанции

На рисунке изображена простейшая схема зарядки аккумуляторов: три вывода от генератора подключаются к трёхфазному выпрямителю, который представляет собой три диодных полумоста подключенных параллельно и объединённых звездой. Диоды должны быть рассчитаны на минимальное рабочее напряжение 50В и ток 20А. Так как максимальное рабочее напряжение от генератора будет равно 25-26 В, то выводы от выпрямителя подключаются к двух батареям на 12 вольт, соединённых последовательно.

При использовании такой простейшей схемы зарядка аккумуляторов протекает следующим образом: при низком напряжении менее 22 В зарядка аккумуляторов происходит очень слабо, поскольку ток ограничивается внутренним сопротивлением аккумуляторов. При скорости ветра 7-8 м/с вырабатываемое напряжение генератора будет в пределах 23-25 В, и начнётся интенсивный процесс зарядки аккумуляторов. При более высокой скорости ветра работа ветрогенератора будет ограничиваться боковой лопатой. Для защиты аккумуляторных батарей (при аварийной работе ветряной электростанции) от чрезмерного сильного тока в схеме должен быть плавкий предохранитель, рассчитанный на максимальный ток 25 А.

Как видите, эта простая схема имеет значительный недостаток — при тихом ветре (4-6 м/с) аккумуляторная батарея практически не будет заряжаться, а ведь именно такие ветра чаще всего встречаются на равнинной местности. Для того чтобы подзаряжать аккумуляторные батареи при несильном ветре, нужно использовать контроллер заряда, который подключается перед аккумуляторными батареями. Контроллер заряда будет автоматически преобразовывать необходимое напряжение, также контроллер более надёжен, чем плавкий предохранитель и предупреждает перезаряд аккумуляторов.

Чтобы использовать аккумуляторные батареи для питания бытовой техники рассчитанной на переменное напряжение 220 В, понадобится дополнительно инвертор для преобразования постоянного напряжения 24 В соответствующей мощности, которая подбирается в зависимости от пиковой мощности. Например, если Вы будете подключать к инвертору освещение, компьютер, холодильник, то вполне достаточно инвертора рассчитанного на 600Вт, если же планируете хоть изредка дополнительно пользоваться электродрелью или дисковой пилой (1500 Вт), то следует выбрать инвертор мощностью 2000 Вт.

На рисунке показано более сложную электрическую схему: в ней ток от генератора (1) сначала выпрямляется в трехфазном выпрямителе (2), далее напряжение стабилизируется контроллером заряда (3) и заряжает аккумуляторные батареи на 24 В (4). Для питания бытовых приборов подключается инвертор (5).

Токи от генератора достигают десятки ампер, поэтому для соединения всех приборов в цепи следует использовать медные провода общим сечением 3-4 мм 2 .

Желательно ёмкость аккумуляторных батарей взять не менее 120 а/ч. Общая емкость батарей будет зависеть от средней интенсивности ветра в регионе, а также от мощности и частоты подключаемой нагрузки. Более точно необходимая ёмкость будет известна в процессе эксплуатации ветряной электростанции.

Уход за ветряной электростанцией

Рассмотренный тихоходный ветрогенератор для изготовления своими руками, как правило, хорошо запускается при слабом ветре. Для нормальной работы ветрогенератора вцелом нужно придерживаться таких правил:

1. Через две недели после запуска опустить ветрогенератор при слабом ветре и проверить все крепления.

2. Не менее чем два раза в год смазывать подшипники поворотного узла и генератора.

3. При первых признаках разбалансировки ветроколеса (дрожание лопастей при вращении в установившемся по ветру положении) ветрогенератор следует опустить и устранить неисправность.

4. Раз в год проверять щетки токоприёмника.

5. Красить металлические детали ветряной электростанции один раз в 2-3 года.

Игорь Соларов, специально для

Дата публикации: 16 декабря 2013

Самостоятельная сборка ветрогенератора в первую очередь предполагает создание самого генератора. И, как оказывается, это можно сделать легко из подручных средств.

Варианты изготовления

За длительное время существования альтернативной энергетики были созданы электрогенераторы самых разных конструкций. Их можно сделать своими руками. Большинство людей думает, что это трудно, так как требуется определенный объем знаний, различные дорогостоящие материалы и т.д. При этом генераторы будут очень низкой производительности по причине большого количества просчетов. Именно эти мысли заставляют желающих отказаться от идеи сделать ветряк своими руками. Но все утверждения являются абсолютно неправильными, и сейчас мы это покажем.

Умельцы чаще всего создают электрогенераторы для ветряка двумя методами:

Из ступицы;
Переделывают готовый двигатель под генератор.

Рассмотрим эти варианты более подробно.

Изготовление из ступицы

Самым разрекламированным среди всех вариантов является обычный самодельный дисковый генератор для ветряка, который создается с использованием неодимовых магнитов. Главными его преимуществами являются: простота сборки, не требует особых знаний, возможность не придерживаться точных параметров. Даже если будут допущены ошибки — это не страшно, так как в любом случае ветряком вырабатывается электричество и его можно довести до ума с приходом практики.

Итак, для начала нам нужно подготовить основные элементы для сборки ветрогенератора:

ступица;
тормозные диски;
неодимовые магниты 30х10 мм;
медная лакированная проволока диаметром 1,35 мм;
клей;
фанера;
стеклоткань;
эпоксидная или полиэфирная смола.

Самодельные дисковые генераторы делаются на основе ступицы и двух тормозных дисков от ВАЗ 2108. Можно с уверенностью говорить, что практически у любого хозяина найдутся в гараже эти части автомобиля.

На тормозных дисках мы расположим неомагниты. Их нужно брать в количестве, делимом на 4. Рекомендуемо применять 12+12 или 16+16 единиц. Это самые приемлемые варианты по эффективности и затратам. Располагать их нужно с чередованием полюсов. Статор нашего самодельного электрогенератора для ветряка также делается с использованием фанеры, которая выпилена по форме. Далее, на него устанавливаются намотанные катушки, и все заливается эпоксидной или полиэфирной смолой. Из стеклоткани рекомендуется вырезать два круга такого же размера, как и статор. Они будут закрывать верхнюю и нижнюю стороны для большей жесткости конструкции.

Неомагниты можно применять любой формы. Старайтесь заполнять полностью все колесо с минимальными зазорами между элементами. Катушки требуется наматывать так, чтобы общее количество витков было в пределах 1000-1200. Это даст возможность генератору выдавать при 200 об/мин 30 В и 6 А. Также будет значительно лучше делать их овальными, а не круглыми. Ветровой электрогенератор станет более мощным благодаря такому решению.

=»Неомагниты для ветрогенератора» width=»640″ height=»480″ class=»aligncenter size-full wp-image-697″ />
Что касается статора нашего будущего генератора для ветряка, то его толщина обязательно должна быть меньше, чем размер магнитов, например, если магниты имеют толщину 10 мм, то статор лучше всего выполнить 8 мм (по 1 мм зазора оставить). Размеры дисков же должны быть больше толщины магнитов. Все дело в том, что через железо все магниты подпитывают друг друга и чтобы вся сила уходила именно в полезную работу требуется выполнять это условие. Если учитывать это, делая электрогенератор своими руками, то можно немного повысить его эффективность.

Подключение катушек

Собранный своими руками генератор для ветряка может быть как однофазным, так и трехфазным. Большинство начинающих выбирают первый вариант, так как он немного проще и легче. Но у однофазного подключения есть недостатки в виде повышенной вибрации под нагрузкой (гайки могут раскручиваться) и своеобразный гул. Если данные показатели не имеют значения, то катушки требуется соединять следующим образом: конец первой нужно спаять с концом второй, вторую катушку с третьей и т.д. Если что-то перепутать — схема работать не будет. Хотя здесь сложно что-то сделать не так.

Трехфазная схема хоть и требует большей внимательности, но при этом установка под нагрузкой не гудит и практически не вибрирует, а разведенные фазы под 120 градусов повышают мощность в определенных режимах работы. Трехфазное подключение катушек своими руками заключается в соединении их через 3 единицы. Например, при использовании 12 катушек распаиваются для первой фазы 1, 4, 7 и 10. Для второй — 2, 5, 8 и 11. Для третьей — 3, 6, 9 и 12. Все шесть получившихся концов можно смело выводить наружу из статора. Соединять фазы можно звездой (для получения большего напряжения) или треугольником (для получения большей силы тока).

Элементы основы можно заказать у токаря. Это будет более верным решением, так как автомобильная ступица и тормозные диски довольно массивные. Также можно сделать небольшую хитрость в виде увеличения диаметра всего колеса, ведь чем он больше, тем выше радиальная скорость ветрогенератора.

Дисковые генераторы имеют простую конструкцию, высокую эффективность и у них отсутствует эффект залипания. Дополнительно, ветровые установки, созданные на их основе, довольно легкие. Но по причине отсутствия сердечников, магнитов требуется использовать в два раза больше. Рассмотренный вариант является самым простым для создания ветряка своими руками.

Изготовление из асинхронного двигателя

Генератор для ветряка также можно сделать благодаря переделке асинхронного двигателя. Для этого требуется или переточить ротор на размер неомагнитов, или сделать его своими руками. Переточка родного ротора предполагает еще и использование стальной гильзы, которая бы замыкала магнитное поле. По этой причине нужно учитывать и ее толщину. Можно использовать как круглые, так и квадратные магниты. Последний вариант более эффективный по причине возможности установить их с большей плотностью.

Вследствие неизбежного залипания ротора, клеить неомагниты нужно с небольшим скосом. Смещение требуется делать по принципу зуб + паз. Делая генератор своими руками нужно также перематывать катушки. Причиной тому является использование обмотки из тонкого провода, который не рассчитан на большие напряжения и ампераж. Если используются низкооборотные двигатели, то перематывать их под генератор не требуется, так как у них уже используется хороший, толстый провод.

Перематывать двигатели под генераторы своими руками несложно, но рекомендуется доверить данную работу электрикам. Это позволит избежать ошибок и при этом ветряки из асинхронников получаются значительно эффективнее.

Решение оборудовать ветровые установки мультипликатором позволяет не перематывать двигатель. Также можно поставить небольшой электромагнит для самовозбуждения. Его запитка производится за счет самого вращения ветряка, а чтобы он не потреблял электричество с аккумулятора устанавливается в цепь мощный диод.

В конце хотелось бы сказать, что сделать самодельный генератор для своего ветряка довольно просто. И для этого не требуется особых знаний. Нужно запастись терпением и готовностью проводить опыты. Но при этом следует помнить о технике безопасности, так как электрогенераторы могут вырабатывать большие токи.

С древних времен и до сегодняшнего дня человечество пытается найти альтернативные источники энергии. Но, несмотря на прогресс в абсолютно всех без исключения отраслях промышленности и регулярное внедрение в производство инновационных способов получения мощности, самыми надежными и распространенными по-прежнему остаются природные ресурсы – вода, ветер и пр. И если с монтажом гидроэлектростанции у рядового потребителя могут возникнуть проблемы, то оборудовать такой механизм, как ветряк для частного дома, в состоянии практически каждый хозяин. Именно об этом устройстве, его технических характеристиках, видах и особенностях монтажа далее пойдет речь.

Что собой представляет ветряной генератор?

Такой механизм представляет собой изделие, основное назначение которого заключается в преобразовании энергии ветра в электрическое напряжение. Подобными приборами, которые среди потребителей именуются ветряками, пользовались еще на заре нашей эры, только форма их, безусловно, была иной. Сегодня такое устройство значительно усовершенствовалось.

Основной ресурс для такого механизма – это ветер. Исходя из проводимых наблюдений, основывающихся на его скорости и плотности, специалисты выясняют, какой именно должна быть высота для размещения этого прибора, каким количеством лопастей он должен обладать и пр. Генераторы для ветрякапроизводятся на специализированных предприятиях, однако многие хозяева предпочитают изготавливать такой механизм своими силами при помощи подручных средств. Но прежде чем говорить об особенностях этого процесса, следует выяснить, каким образом функционирует такой механизм.

Принцип работы самодельного ветряка

Очень похожей на систему этого генератора является знакомая всем турбина самолета. Главное отличие – у ветряка вращение лопастей происходит не за счет работы мощного двигателя. В основе функционирования лежит свободная энергия ветра, которая поглощается и впоследствии преобразуется в нужное хозяевам электричество.

Как правило, форма лопастей подбирается такая, чтобы любое, даже малейшее дуновение было ощутимым, а механизм сразу же на него реагировал. Несмотря на то что скорость вращения часто кажется низкой, малые шестерни крутятся гораздо быстрее больших, что не всегда заметно на первый взгляд. Работая таким образом, механизм прекрасно справляется с разгоном лопастей и энергия производится в нужном объеме.

Основные достоинства ветряных генераторов

К неоспоримым преимуществам подобных изделий можно отнести следующие:

Экологическая безопасность. Ветряк для частного дома никак не влияет на состояние атмосферы и не выделяет в воздух никаких вредных выхлопов и газов, поскольку топлива для его функционирования не требуется;

Как становится понятно, этот механизм очень выгоден с экономической точки зрения, так как тратиться на горючее не придется. Все расходы будут связаны лишь с монтажом структурных частей ветряка, и в частности его генератора.

Однако у такого функционального устройства все же есть и некоторые отрицательные характеристики, о которых нельзя не упомянуть.

Недостатки ветряков

Главный минус изделия – неспособность управлять скоростью его работы, что объясняет постоянную разницу в объеме производимой энергии. Говоря проще, при отсутствии ветра возникает неизбежная необходимость использовать иной источник, функционирующий уже на каком-либо топливе.

Кроме того, с точки зрения эргономичности подобные установки не очень удобны, поскольку они занимают много места. К тому же для максимального эффекта размещать их лучше всего на возвышенности, а не на равнинной местности.

Монтируя вертикальный ветряк, крайне важно согласовать его установку с соседями, так как встречаются случаи, когда этот механизм выступает серьезной помехой для телевизионных антенн, а уровень шума порой бывает слишком высоким.

Устройство горизонтального ветрогенератора

Различие между двумя вышеупомянутыми видами этих механизмов заключается в расположении оси. Горизонтальный вариант является более распространенным для обеспечения электричеством небольших построек частного типа и состоит из следующих структурных компонентов:

Роторный вал.
Коробка передач.
Непосредственно генератор.
Система тормозов.

Перед тем как сделать ветряк, следует четко уяснить, что лопасти такого изделия должны изготавливаться из прочного металла, способного выдержать воздействия непогоды. Благодаря коробке передач весь механизм функционирует надежно. Для предотвращения непредвиденных ситуаций допускается монтаж дополнительного мотора, способного вырабатывать электрическую энергию.

Функционирование вертикального ветряка

Эта система оснащена роторным валом, расположенным уже не горизонтально, а прямо. Основное достоинство такой конструкции заключается в том, что свободная энергия, получаемая из воздуха, производится вне зависимости от какой-то конкретной Кроме того, совершенно необязательно монтировать подобный механизм на открытом участке, его в отличие от горизонтального образца можно установить внутри постройки.

Функционируют генераторы для ветряка, оборудованного вертикально, очень просто. Поступающая энергия преобразуется в электричество за счет вращающихся лопастей, которые, в свою очередь, работают благодаря роторному валу. При этом получаемое напряжение всегда можно не просто направить в жилое помещение, но и подвести к конкретному оборудованию или прибору.

Материалы для сборки ветрогенератора

Комплектация такого самодельного устройства не включает каких-либо деталей, которые трудно достать, как правило, все элементы есть в свободном доступе на рынке или в хозяйстве. Так, монтируется механизм при помощи следующих материалов:

для ветряка 12 V;
обычный аккумулятор той же мощности;
посуда, изготовленная из алюминия или нержавеющей стали, например, ведро или большая кастрюля;
реле автомобиля;
выключатель в виде кнопки;
специальный прибор для измерения напряжения – вольтметр;
провода нужной длины;
технические инструменты – дрель, отвертка, кусачки;
крепежные элементы в виде гаек, болтов и шайб.

Имея в наличии все вышеперечисленные материалы, можно начинать собирать горизонтальный или вертикальный ветряк.

Процесс изготовления

Если лопасти прибора будут изготавливаться из ведра, то его следует разделить на 4 части, соблюдая пропорции будущих деталей, а затем, не доходя до конца, вырезать элементы специальными ножницами, предназначенными для металла.

На дне и на шкиве необходимо разметить и просверлить отверстия для крепежа болтов. Важно, чтобы полученные проемы располагались симметрично друг другу, иначе, вращаясь, ветряк может крениться.

После этого лопасти следует немного отогнуть. Генераторы для ветряка могут крутиться в разные стороны, поэтому здесь следует учитывать, в каком направлении он движется, чтобы сместить в эту сторону металлические части. Угол сгиба напрямую влияет на скорость вращения.

Крепление ведра с подготовленными лопастями к шкиву осуществляется посредством болтов.

Далее к системе подключается генератор. Правильно совместив все провода, можно добиться бесперебойной работы оборудования и обеспечить электричеством не только жилые помещения, но и дополнительные коммуникации наподобие охранной сигнализации, видеонаблюдения и пр.

Существуют и другие варианты сборки, где используются совершенно иные детали, одна из которых – магнит для генератора ветряка. Но изделие, изготовленное из автомобильного аккумулятора, является самым простым в монтаже и эксплуатации.

Как защитить ветрогенератор от урагана?

Бывают случаи, когда применение такого устройства является крайне нежелательным. В особенности это касается тех ситуаций, когда скорость порывов ветра превышает показатель в 8-9 м/с. В этом случае самодельное изделие нуждается в определенной защите.

Во время непогоды генераторы для ветряка лучше всего укрывать боковой лопатой. Такой механизм заслужил широкую популярность среди потребителей во многом благодаря простоте своего устройства. Монтируется эта лопата из стандартной профильной трубы, имеющей сечение 20x40x2,5 мм и обычного листа стали, толщина которого не должна превышать 1-2 мм.

Пружиной, удерживающей подобный элемент, может стать любой материал, изготовленный из углеродистой стали и обработанный цинком.

Установив такое защитное средство, можно быть спокойным за целостность генератора, так как даже самый сильный ветер не сможет нанести ему никаких механических повреждений. Касается это и всей конструкции изделия.

Правильный уход за самодельным ветряком

Для того чтобы созданное в домашних условиях оборудование функционировало нормально, следует руководствоваться следующими рекомендациями по его эксплуатации:

Спустя несколько недель после первого запуска ветрогенератор необходимо опустить и проверить надежность всех креплений.
Все структурные части генератора не реже двух раз в год обязательно нужно смазывать маслом.
Заметив, что лопасти вращаются криво или постоянно дрожат, ветряк следует незамедлительно опустить и сразу устранить все неисправности.
Щетки приемника тока следует проверять не реже одного раза в год. Это позволит избежать возможных неприятностей, связанный с замыканием в сети.
Покраску структурных частей всего механизма можно выполнять один раз примерно в 2-3 года.

Таким образом, можно с уверенностью сказать, что гораздо проще и дешевле эксплуатировать именно самодельные ветряки. Генераторы, цены на которые являются весьма немаленькими, лучше всего изготавливать вручную, нежели приобретать дорогостоящее заводское оборудование. Важно лишь соблюсти все условности сборки, и тогда полученное устройство будет работать долго и надежно.

Ветряные электростанции (ветрогенераторы), обуздываем энергию ветра

Жить за городом — просто замечательно. Особенно, если при этом ни копейки не платить за коммунальные услуги.

И если с источником водоснабжения все понятно — можно пробурить на территории своих владений скважину, как быть с электричеством?

На самом деле, решение есть — ветряные электростанции, или ветрогенераторы, которые позволяют значительно экономить электричество в доме или совсем от него отказаться.

До недавних пор они считались чем-то диковинным, сегодня же такие устройства превратились в повседневную реальность.

Обуздать энергию ветра и электрифицировать частный дом, не завися от коммунальщиков?

С ветроэлектростанциями это сделать легко!

Прообразами таких приспособлений являются всем известные ветряные мельницы, вот только они, в отличие от генераторов, преобразовывают энергию двигающихся воздушных масс не в текущий по проводам ток, а в механическое усилие.

Ветряки строятся на открытых и возвышенных пространствах. Их применение возможно в регионах с любым климатом — главное, чтобы местность характеризовалась благоприятными ветровыми условиями.

Сегодня, имея даже небольшую сумму денег, запросто можно купить такую автономную электростанцию, способную обеспечить бесплатным электричеством загородный коттедж или дачный домик.

Принцип работы

Ветер, воздействуя на лопасти, заставляет их вращать турбину, передающую движение на соединенный с редуктором вал, который, в свою очередь, заставляет работать генератор, вырабатывающий вследствие этого ток.

Но ветер, каким бы сильным он ни был, не может дуть постоянно, поэтому подобные системы нередко оснащаются емкими аккумуляторами или дополняются солнечными батареями.

В совокупности элементы такого комплекса обеспечивают бесперебойное и надежное автономное электроснабжение.

Схематично установка состоит из высокой мачты, колеса, зарядного устройства, преобразователя тока и аккумулятора.

Критерии выбора ветрогенератора

Выбирая ветрогенератор для загородного дома, необходимо учитывать такие параметры, как суммарное энергопотребление жилища и среднегодовая скорость ветра.

Также не лишним будет поинтересоваться, при какой скорости ветра установка выходит на номинальную мощность.

На практике покупка и установка такой электростанции окупается за несколько лет эксплуатации. Вот почему альтернативные источники энергии во все времена считались экономически эффективными.

Не удивительно, что с каждым годом количество ветряков в мире возрастает более чем на 100 процентов.

Ветрогенераторные мини электростанции

Поиск альтернативных источников энергии непрерывно год от года становиться всё более актуальным. И ветровые электростанции являются одним из таких способов добычи электроэнергии. Многие страны уже на протяжении долгих лет успешно реализуют программу ветровой энергетики и некоторые неплохо в этом преуспели. К примеру, Германия сейчас может производить более 9000 МВт в год. Не отстаёт от неё и Дания.

За что платить?

Государство производит электроэнергию и продаёт её населению, а излишки экспортирует. Понятно, что маленькую гидроэлектростанцию на реке возле дома не смонтируешь, да и комнатных ядерных реакторов пока не придумали, но ветер! Ведь он не требует масштабных капиталовложений или же государственного планирования. Почему же тогда нельзя установить у себя на участке мини ветрогенератор и хотя бы частично компенсировать затраты на энергоносители?

Основная проблема

Если говорить о воде, солнце или же атоме, то эти стихии относительно постоянны и по большому счёту регулируемые. Ветер же «гражданин» довольно ветреный и капризный. Поэтому стационарные большие ветряки принято устанавливать на открытых площадях, прериях или вдоль береговой линии – в местах, где, как правило, преобладает ветряная погода. Вырабатывать электроэнергию такие установки начинают при ветре, который достигает 3-4 м/с. Но, ведь редко встретишь дом, стоящий в поле или просто на свободно продуваемом месте.

Стало быть, обычная ветряная установка не подходит для частного пользования: ветер должен быть не менее 4 м/с, да и размеры у такой ветряной мельницы весьма внушительны.

Но, прогресс не стоит на месте, и мини ветрогенераторные электростанции постепенно начинают входить в быт граждан. Они пока не такие мощные, как их старшие братья (от 600 Вт до 10 кВт) поэтому в основном, их используют, как дополнительный источник энергии.

Как работают подобные ветряки

Ветровые мини электростанции устроены довольно просто. Лопасти ротора (их бывает две или три) движимые ветром через шестерёнчатую систему передают вращательное движение на генератор. Далее трёхфазный переменный ток, который вырабатывает генератор, проходя через контроллер, преобразовывается в постоянный ток и поступает в аккумулятор. Для того чтобы постоянный ток стал переменным он проходит через инвертор и уже можно подключать к розетке торшер или утюг.

Пока дует попутный ветер, мини ветрогенераторная электростанция продолжает вырабатывать ток, который идёт на потребительские нужды и в свою очередь заряжает аккумулятор. Когда погода безветренна – в работу включаются уже аккумуляторные батареи.

Подключать ветряные мини электростанции в доме можно по нескольким схемах. Можно на «попечение» такой станции отдать поливочный насос или овощерезку. При таком подключении электромоторы данных агрегатов будут работать полностью автономно, и диск электросчётчика не будет похож на весёлую детскую карусель.

Или же установить коммутатор и через него «завязать» домашний ветряк и центральную электросеть. В безветренную погоду и при полностью разряженном аккумуляторе будет работать центральная сеть. Или же наоборот – автомат переведёт все электроприборы на работу от мини ветряного генератора, если где-то произойдёт обрыв сети.

Передовые решения в данной области

Американская фирма WindTronic, которая уже не первый год занимается разработкой и модернизацией портативных ветровых электростанций, недавно представила свою новую разработку. Назвали они свой ветряк Windgate. По своей конструкции он скорее напоминает вентилятор. Главной особенностью является то, что такие мини ветрогенераторные электростанции не имеют привычного ротора. Дело в том, что на концах каждой лопасти закреплены постоянные магниты, которые при вращении и выполняют роль ротора. Но, и это ещё не всё – такой компактный ветрогениратор благодаря своей конструкции начинает вращаться при 0,40 м/с, а генерировать электроэнергию начинает уже при 0,9 м/с. Граничная максимальная скорость ветра, которую может выдержать этот малыш (вес его чуть больше 40 кг) составляет 20 м/с.

Единственный весомый недостаток такого ветрового генератора – это его цена. Дело в том, что на сегодняшний день купить мини ветрогениратор Windgate можно за 4,5 тыс.$ и это, увы, очень прискорбно.

Самодельные устройства

Да, цены на миниатюрные ветрогенераторы сегодня очень кусаются, и многие домашние мастера пытаются конструировать такие агрегаты своими силами.

К тому, как сделать мини ветрогенератор одни доходят своим умом, методом проб и ошибок доходят до той конструкции, которая хоть что-то способна вырабатывать, другие же пользуются услугами всемирной сети, находя в ней чертежи и советы по монтажу и обслуживанию установки.

Лопасти могут быть выполнены как из кровельного железа, так и из дерева или фанеры. В качестве накопителя энергии подходит и обычный автомобильный аккумулятор. Генератор можно купить, но некоторые считают, если уж взялся мастерить мини ветрогенератор своими руками, то и сам генератор можно сделать самому, к примеру, из старого электродвигателя. Главное было бы желание.

Определить плюсы и минусы ветровых электростанций можно только после испытания. Но, если агрегат сделан собственными руками, то несколько плюсов будет однозначно: во-первых, освободится сарай от давно лежавших «нужных» вещей, а во-вторых, хорошее настроение от сделанной работы ещё никому не мешало.

как сделать, чертежи и все нюансы

О том, как самостоятельно выполнить расчет ветрогенератора, мы рассказывали в одном из прошлых материалов. Сегодня вашему вниманию будут представлены модели ВЭУ, построенные пользователями нашего портала. Также мы поделимся полезными советами, которые помогут собрать установку и не допустить при этом ошибок. Строительство ветрогенератора своими руками – задача сложная. Безошибочно справиться с ее решением может далеко не каждый (даже опытный) практик. Впрочем, любая вовремя обнаруженная ошибка может быть исправлена. На то мастеру – голова и руки.

В статье рассмотрены вопросы:

Из каких материалов и по каким чертежам можно изготовить лопасти ветрогенератора.
Порядок сборки аксиального генератора.
Стоит ли переделывать автомобильный генератор под ВЭУ и как это правильно сделать.
Как защитить ветрогенератор от бури.
На какой высоте устанавливать ветрогенератор.

Изготовление лопастей

Если у вас еще нет опыта в самостоятельном изготовлении винтов для домашней ВЭУ, рекомендуем не искать сложных решений, а воспользоваться простым методом, доказавшим свою эффективность на практике. Заключается он в изготовлении лопастей из обыкновенной канализационной ПВХ трубы. Этот метод прост, доступен и дешев.

Михаил26 Пользователь FORUMHOUSE

Теперь о лопастях: сделал из 160-й рыжей канализационной трубы со вспененным внутренним слоем. Делал по расчету, представленному на фото.

«Рыжая» труба упомянута пользователем не случайно. Именно этот материал лучше держит форму, устойчив к температурным перепадам и дольше служит (в сравнении с серыми трубами ПВХ).

Чаще всего в домашней ветроэнергетике используются трубы диаметром от 160 до 200 мм. С них и следует начинать свои эксперименты.

Форма и конфигурация лопастей – это параметры, которые зависят от диаметра трубы, из которой они изготовлены, от диаметра ветроколеса, от быстроходности рабочего винта и других расчетных характеристик. Чтобы не забивать себе голову аэродинамическими расчетами, вы можете воспользоваться готовой таблицей, которую выложил в соответствующей теме нашего портала ее автор. Она позволит определить геометрию лопастей, подставляя в расчетную таблицу свои собственные значения (диаметр трубы, быстроходность винта и т. д.).

Михаил26

Приноровился пилить электролобзиком. Получается реально быстро и качественно. Примечание: обязательно ставьте большой свободный ход пилки на лобзик, чтобы пилку не закусывало и не ломало.

Вертикалки

ВСУ с вертикальной осью вращения имеют неоспоримое для быта преимущество: их узлы, требующие обслуживания, сосредоточены внизу и не нужен подъем наверх. Там остается, и то не всегда, упорно-опорный самоустанавливающийся подшипник, но он прочен и долговечен. Поэтому, проектируя простой ветрогенератор, отбор вариантов нужно начинать с вертикалок. Основные их типы представлены на рис.

Вертикальные ветрогенераторы

ВС

На первой позиции – самый простейший, чаще всего называемый ротором Савониуса. На самом деле его изобрели в 1924 г. в СССР Я. А. и А. А. Воронины, а финский промышленник Сигурд Савониус бессовестно присвоил себе изобретение, проигнорировав советское авторское свидетельство, и начал серийный выпуск. Но внедрение в судьбе изобретения значит очень много, поэтому мы, чтобы не ворошить прошлое и не тревожить прах усопших, назовем этот ветряк ротором Ворониных-Савониуса, или для краткости, ВС.

ВС для самодельщика всем хорош, кроме «паровозного» КИЭВ в 10-18%. Однако в СССР над ним работали много, и наработки есть. Ниже мы рассмотрим усовершенствованную конструкцию, не намного более сложную, но по КИЭВ дающую фору лопастникам.

Примечание: двухлопастный ВС не крутится, а дергается рывками; 4-лопастный лишь немного плавнее, но много теряет в КИЭВ. Для улучшения 4-«корытные» чаще всего разносят на два этажа – пара лопастей внизу, а другая пара, повернутая на 90 градусов по горизонтали, над ними. КИЭВ сохраняется, и боковые нагрузки на механику слабеют, но изгибные несколько возрастают, и при ветре более 25 м/с у такой ВСУ на древке, т.е. без растянутого вантами подшипника над ротором, «срывает башню».

Дарье

Следующий – ротор Дарье; КИЭВ – до 20%. Он еще проще: лопасти – из простой упругой ленты безо всякого профиля. Теория ротора Дарье еще недостаточно разработана. Ясно только, что начинает он раскручиваться за счет разности аэродинамического сопротивления горба и кармана ленты, а затем становится вроде как быстроходным, образуя собственную циркуляцию.

Вращательный момент мал, а в стартовых положениях ротора параллельно и перпендикулярно ветру вообще отсутствует, поэтому самораскрутка возможна только при нечетном количестве лопастей (крыльев?) В любом случае на время раскрутки нагрузку от генератора нужно отключать.

Есть у ротора Дарье еще два нехороших качества. Во-первых, при вращении вектор тяги лопасти описывает полный оборот относительно ее аэродинамического фокуса, и не плавно, а рывками. Поэтому ротор Дарье быстро разбивает свою механику даже при ровном ветре.

Во-вторых, Дарье не то что шумит, а вопит и визжит, вплоть до того, что лента рвется. Происходит это вследствие ее вибрации. И чем больше лопастей, тем сильнее рев. Так что Дарье если и делают, то двухлопастными, из дорогих высокопрочных звукопоглощающих материалов (карбона, майлара), а для раскрутки посередине мачты-древка приспосабливают небольшой ВС.

Ортогонал

На поз. 3 – ортогональный вертикальный ротор с профилированными лопастями. Ортогональный потому, что крылья торчат вертикально. Переход от ВС к ортогоналу иллюстрирует рис. слева.

Карусельный и ортогональный роторы

Угол установки лопастей относительно касательной к окружности, касающейся аэродинамических фокусов крыльев, может быть как положительным (на рис.), так и отрицательным, сообразно силе ветра. Иногда лопасти делают поворотными и ставят на них флюгерки, автоматически держащие «альфу», но такие конструкции часто ломаются.

Центральное тело (голубое на рис.) позволяет довести КИЭВ почти до 50% В трехлопастном ортогонале оно должно в разрезе иметь форму треугольника со слегка выпуклыми сторонами и скругленными углами, а при большем количестве лопастей достаточно простого цилиндра. Но теория для ортогонала оптимальное количество лопастей дает однозначно: их должно быть ровно 3.

Ортогонал относится к быстроходным ветрякам с ОСС, т.е. обязательно требует раскрутки при вводе в эксплуатацию и после штиля. По ортогональной схеме выпускаются серийные необслуживаемые ВСУ мощностью до 20 кВт.

Геликоид

Геликоидный ротор, или ротор Горлова (поз. 4) – разновидность ортогонала, обеспечивающая равномерное вращение; ортогонал с прямыми крыльями «рвет» лишь немного слабее двухлопастного ВС. Изгиб лопастей по геликоиде позволяет избежать потерь КИЭВ из-за их кривизны. Хотя часть потока кривая лопасть и отбрасывает, не используя, но зато и загребает часть в зону наибольшей линейной скорости, компенсируя потери. Геликоиды используют реже прочих ветряков, т.к. они вследствие сложности изготовления оказываются дороже равных по качеству собратьев.

Бочка-загребушка

На 5 поз. – ротор типа ВС, окруженный направляющим аппаратом; его схема представлена на рис. справа. В промышленном исполнении встречается редко, т.к. дорогостоящий отвод земли не компенсирует прироста мощности, а материалоемкость и сложность производства велики. Но самодельщик, боящийся работы – уже не мастер, а потребитель, и, если нужно не более 0,5-1,5 кВт, то для него «бочка-загребушка» лакомый кусок:

Вертикальный ротор с направляющим аппаратом

Ротор такого типа абсолютно безопасен, бесшумен, не создает вибраций и может быть установлен где угодно, хоть на детской площадке.
Согнуть «корыта» из оцинковки и сварить каркас из труб – работа ерундовая.
Вращение – абсолютно равномерное, детали механики можно взять самые дешевые или из хлама.
Не боится ураганов – слишком сильный ветер не может протолкнуться в «бочку»; вокруг нее возникает обтекаемый вихревой кокон (мы с этим эффектом еще столкнемся).
А самое главное – поскольку поверхность «загребушки» в несколько раз больше таковой ротора внутри, КИЭВ может быть и сверхединичным, а вращательным момент уже при 3 м/с у «бочки» трехметрового диаметра такой, что генератору на 1 кВт с предельной нагрузкой, как говорится, лучше и не дергаться.

Видео: ветрогенератор Ленца

Конструкция аксиального генератора

Делая выбор между трехфазным или однофазным генератором, лучше остановить свой выбор на первом варианте. Трехфазный источник тока менее подвержен вибрациям, возникающим из-за неравномерности нагрузки, и позволяет получать постоянную мощность при одинаковых оборотах ротора.

BOB691774 Пользователь FORUMHOUSE

Однофазные генераторы мотать не стоит: испытано и давно проверено на практике. Только на трех фазах можно получить достойные генераторы.

Расчетные параметры генератора, о которых мы рассказывали в нашем предыдущем материале, определяются текущими потребностями в электроэнергии. И чтобы на практике они соответствовали объему вырабатываемой мощности, конструкция аксиального генератора должна отвечать определенным требованиям:

Толщина всех дисков (ротора и статора) должна равняться толщине магнитов.
Оптимальное соотношение катушек и магнитов – 3:4 (на каждые 3 катушки – 4 магнита). На 9 катушек – 12 магнитов (по 6 на каждый диск ротора), на 12 катушек – 16 магнитов и так далее.
Оптимальное расстояние между двумя соседними магнитами, расположенными на одном диске, равно ширине этих магнитов.

Увеличение расстояния между двумя соседними магнитами приведет к неравномерной выработке электроэнергии. Уменьшить это расстояние можно, но лучше, все же, соблюдать оптимальные параметры.

Aleksei2011 Пользователь FORUMHOUSE

Ошибочно делать расстояние между магнитами равным половине ширины магнита. Один человек оказался прав, когда говорил, что расстояние должно быть не меньше ширины магнита.

Если не вникать в скучную теорию, то схема перекрытия катушек аксиального генератора постоянными магнитами на практике должна выглядеть следующим образом.

В каждый момент времени одинаковые полюса магнитов аналогичным образом перекрывают обмотки катушек отдельно взятой фазы.

Aleksei2011

Вот так в реале: всё совпадает с рисунком почти на 100%, только катушки совсем немного отличаются по форме.

Последовательность сборки аксиального генератора рассмотрим на примере устройства, собранного пользователем Aleksei2011.

Aleksei2011

На этот раз я делаю дисковый аксиальный генератор. Диаметр дисков – 220 мм, магниты – 50*30*10 мм. Всего – 16 магнитов (по 8 штук на дисках). Катушки мотал проводом Ø1.06 мм по 75 витков. Катушек – 12 штук.

Изготовление статора

Как видно на фото, катушки имеют форму, похожую на вытянутую каплю воды. Это делается для того, чтобы направление движения магнитов было перпендикулярным длинным боковым участкам катушки (именно здесь индуцируется максимальная ЭДС).

Если используются круглые магниты, внутренний диаметр катушки должен примерно соответствовать диаметру магнита. Если же используются квадратные магниты, конфигурация витков катушки должна быть построена таким образом, чтобы магниты перекрывали прямые отрезки витков. Установка более длинных магнитов особого смысла не имеет, ведь максимальные значения ЭДС возникают лишь на тех участках проводника, которые расположены перпендикулярно направлению движения магнитного поля.

Изготовление статора начинается с намотки катушек. Катушки проще всего мотать по заранее заготовленному шаблону. Шаблоны бывают самыми разными: от небольших ручных приспособлений до миниатюрных самодельных станков.

Катушки каждой отдельно взятой фазы соединяются между собой последовательно: конец первой катушки соединяется с началом четвертой, конец четвертой – с началом седьмой и т. д.

Напомним, что при соединении фаз по схеме «звезда» концы обмоток (фаз) устройства соединяются в один общий узел, который будет являться нейтралью генератора. При этом три свободных провода (начало каждой фазы) подключаются к трехфазному диодному мосту.

Когда все катушки будут собраны в единую схему, можно готовить форму под заливку статора. После этого погружаем в форму всю электрическую часть и заливаем эпоксидной смолой.

Aleksei2011

Далее выкладываю фото готового статора. Заливал обычной эпоксидной смолой. Снизу и сверху стеклоткань положил. Внешний диаметр статора – 280 мм, внутреннее отверстие – 70 мм.

Изготовление ротора для аксиальника

Чаще всего самодельные аксиальные генераторы делают на основе автомобильной ступицы и совместимых с ней тормозных дисков (можно использовать самодельные металлические диски, как это сделал Aleksei2011). Схема будет следующей.

В этом случае диаметр статора больше, чем диаметр ротора. Это позволяет прикрепить статор к раме ветрогенератора с помощью металлических шпилек.

Aleksei2011

Шпильки для крепления статора М6 стоят (в количестве 3-х штук). Это исключительно для теста генератора. Впоследствии их будет 6 штук (М8). Я думаю, что для генератора такой мощности этого будет вполне достаточно.

В некоторых случаях диск статора крепится к неподвижной оси генератора. Подобный подход позволяет сделать конструкцию генератора менее габаритной, но принципы работы устройства от этого не меняются.

Противоположные магниты должны быть направлены друг к другу разноименными полюсами: если на первом диске магнит обращен к статору генератора своим южным полюсом «S», то противоположный ему магнит, расположенный на втором диске, должен быть обращен к статору полюсом «N». При этом магниты, расположенные рядом на одном диске, также должны быть сориентированы разнонаправлено.

Сила магнитного поля, которое создают неодимовые магниты, довольно велика. Поэтому регулировать расстояние между дисками статора и ротором генератора следует, используя шпилечно-резьбовое соединение.

Это вариант конструкции, в которой диаметр ротора больше диаметра статора. Статор в этом случае крепится к неподвижной оси устройства.

Также для регулировки расстояния между дисками можно использовать распорные втулки (или шайбы), которые устанавливаются на неподвижную ось генератора.

Расстояние между магнитами и статором должно быть минимальным (1…2 мм). Клеить магниты на диски генератора можно обыкновенным суперклеем. Правильнее всего осуществлять наклейку магнитов, используя заранее заготовленный шаблон (например, из фанеры).

Вот, что показали предварительные испытания генератора, выполненные пользователем Aleksei2011 с помощью шуруповерта: при 310 об/м с устройства было снято 42 вольта (соединение – звездой). С одной фазы получается 22 вольта. Расчетное сопротивление одной фазы – 0.95 Ом. После подключения АКБ шуруповёрт смог раскрутить генератор до 170 об/м, ток зарядки при этом составил 3.1А.

После длительных экспериментов, которые были связаны с модернизацией рабочего винта и другими менее масштабными усовершенствованиями, генератор продемонстрировал свои максимальные характеристики.

Aleksei2011

Наконец, к нам пришёл ветер, и я зафиксировал максимальную мощность ветряка: ветер усилился, а порывы временами достигали 12 – 14м/с. Максимальная зафиксированная мощность – 476 Ватт. При ветре 10м/с ветряк выдаёт примерно 300 Ватт.

Дополнительное электрооборудование

Как уже было сказано выше, неотъемлемой частью ветряной электростанции является аккумулятор, берущий на себя питание потребителей. при его выборе нужно помнить, что чем больше его емкость, тем дольше он сможет поддерживать напряжение в сети, но при этом и дольше будет заряжаться. Приблизительное время работы можно определить как то время, за которое исчерпается половина емкости аккумулятора (после этого падение напряжения станет уже ощутимым, кроме того, глубокий разряд снижает ресурс свинцово-кислотных батарей).

Пример: Так, аккумулятор емкостью 65 А*ч условно сможет отдавать в нагрузку 30-35 ампер-часов энергии. Много это или мало? Обычная лампа освещения мощностью 60 ватт потребует, с учетом наличия инвертора, преобразующего 12 В постоянного тока в 220 В переменного и имеющего собственный КПД в пределах 70%, тока в 7 ампер — это чуть больше четырех часов работы. Восстанавливать же растраченную энергию наш ветряк с условной мощностью 90 ватт даже в лучшем случае, при постоянном сильном ветре, будет не менее пяти часов. Как вы видите, при использовании ветрогенератора исключительно как автономного источника энергии электричество в вашем доме будет доступным лишь на несколько часов в день.

Вторым узлом системы электроснабжения становится инвертор. В нашем случае можно использовать как готовый автомобильный, так и извлеченный из источника бесперебойного питания. В любом случае важно не перегружать его потреблением тока, учитывая, что реальная эксплуатационная мощность его в 1,2-1,5 раза меньше указываемой максимальной мощности.

Как вы можете видеть, привлекательность использования даровой энергии упирается во многочисленные ограничения, и даже единственный эффективный в средней полосе России вариант — ветрогенератор — неспособен обеспечивать длительную автономность.

Но вместе с тем эта идея неплоха и как источник аварийного электропитания и, особенно, как конструкторская задача — удовольствие от создания своими руками ветрогенераторной установки может в разы превосходить ее мощность.

Ветроэнергетическая установка из автомобильного генератора

Популярным решением среди людей, практикующих изготовление ВЭУ своими руками, является переделка автомобильного генератора под альтернативные нужды. Несмотря на всю привлекательность подобной затеи, следует отметить, что автомобильный генератор в том виде, в котором он устанавливается на двигатель транспортного средства, довольно проблематично использовать в составе ветроэнергетической установки. Разберемся – почему:

Во-первых, обмотка катушек стандартного автомобильного генератора состоит всего из 5…7 витков. Следовательно, чтобы такой генератор начал давать зарядку АКБ, его ротор необходимо раскрутить примерно до 1200 об/мин.
Во-вторых, магнитная индукция в стандартном автомобильном генераторе возникает благодаря катушке возбуждения, которая встроена в ротор устройства. Чтобы такой генератор смог работать без подключения к дополнительному источнику питания, его необходимо оснастить постоянными магнитами (желательно – неодимовыми) и внести определенные коррективы в обмотку статора.

Михаил26

Переделанный автогенератор (на магниты) имеет право на жизнь. У меня сейчас два таких. На ветре 8 м/с с двухметровыми винтами дают честные 300 Ватт каждый.

Переделка автомобильного генератора под ВЭУ требует определенной сноровки. Поэтому приступать к ней желательно, имея за плечами опыт перемотки асинхронных двигателей или генераторов со стандартным цилиндрическим статором (и те, и другие при желании можно превратить в альтернативную энергетическую установку). Переделка автомобильного генератора имеет свои нюансы. Понять их будет намного проще, если обратиться к опыту пользователей, которые успели достичь в этой сфере определенных успехов.

Защита кабеля от перекручивания

Как известно, ветер не имеет постоянного направления. И если ваш ветрогенератор будет вращаться вокруг своей оси подобно флюгеру, то без дополнительных мер защиты кабель, идущий от ветрогенератора к другим элементам системы, быстро перекрутится и в течение нескольких дней придет в негодность. Предлагаем вашему вниманию несколько способов защиты от подобных неприятностей.

Способ первый: разъемное соединение

Наиболее простой, но совершенно непрактичный способ защиты заключается в установке разъемного кабельного соединения. Разъем позволяет распутать скрутившийся кабель вручную, отключив ветрогенератор от системы.

w00w00 Пользователь FORUMHOUSE

Я знаю, что некоторые внизу ставят что-то типа штепселя с розеткой. Закрутило кабель – отключил от розетки. Затем – раскрутил и воткнул вилку обратно. И мачту опускать не надо, и токосъёмники не нужны. Я это на форуме по самодельным ветрякам прочитал. Судя по словам автора, все работает и не перекручивает кабель слишком уж часто.

Способ второй: использование жесткого кабеля

Некоторые пользователи советуют подключать к генератору толстые, упругие и жесткие кабели (например, сварочные). Метод, на первый взгляд, ненадежный, но имеет право на жизнь.

user343 Пользователь FORUMHOUSE

Нашел на одном сайте: наш способ защиты заключается в использовании сварочного кабеля с жестким резиновым покрытием. Проблема скрученных проводов в конструкции малых ветровых турбин сильно переоценена, а сварочный кабель #4…#6 имеет особые качества: жесткая резина не дает кабелю скручиваться и препятствует повороту ветряка в одном и том же направлении.

Способ третий: установка токосъемных колец

На наш взгляд, полностью защитить кабель от перекручивания поможет только установка специальных токосъемных колец. Именно такой способ защиты реализовал в конструкции своего ветрогенератора пользователь Михаил 26.

Как сделать ветряные электростанции своими руками

Не секрет, что стоимость ветряков очень высока, и не всем по карману.

Пример самодельного ветряка

Поэтому, все больше «кулибиных» предпринимают попытки сделать такие установки самостоятельно. Для того чтобы сделать ветряк своими руками понадобится:

Фанера или листовое железо.
Дерево.
Стальная полоса.
Стальная труба.
Подшипники.

Первым делом следует сварить крестовину ротора и ось. В тех случаях, когда вместо металла используется древесина, для прикрепления к оси необходимо использовать клей. Лопасти крепятся с помощью болтовых соединений на одинаковом расстоянии друг от друга. Когда барабан будет собран, стыки обрабатываются краской. Следующий этап это создание станины. Для этого понадобятся уголки и шарикоподшипники.

После того как нанесен еще один слой краски, нижний конец оси дополняется шкивами. Далее, необходимо зацепить ремень на шкив и подсоединить его к генератору. Такие самодельные ветряки обладают мощностью около 800 Вт, и рассчитаны на скорость ветра до десяти метров в секунду.

Защита ветрогенератора от бури

Речь идет о защите устройства от ураганов и сильных порывов ветра. На практике она реализуется двумя способами:

Ограничением оборотов ветроколеса с помощью электромагнитного тормоза.
Уводом плоскости вращения винта от прямого воздействия ветрового потока.

Первый способ основан на подключении балластной электрической нагрузки к ветрогенератору. О нем мы уже рассказывали в одной из предыдущих статей.

Второй способ предполагает установку складывающегося хвоста, позволяющего при номинальной силе ветра направлять винт навстречу ветровому потоку, а во время бури, наоборот – уводить винт из-под ветра.

Защита складыванием хвоста происходит по следующей схеме.

В безветренную погоду хвост расположен немного под наклоном (вниз и в сторону).
При номинальной скорости ветра хвост выпрямляется, а винт становится параллельно воздушному потоку.
Когда скорость ветра превышает номинальные значения (например, 10 м/с), давление ветра на винт становится больше, чем сила, создаваемая весом хвоста. В этот момент хвост начинает складываться, а винт уходит из-под ветра.
Когда скорость ветра достигает критических значений, плоскость вращения винта становится перпендикулярно потоку ветра.

Когда ветер ослабевает, хвост под собственной тяжестью возвращается в исходное положение и поворачивает винт навстречу ветру. Для того чтобы хвост смог вернуться в исходное положение без дополнительных пружин, используется поворотный механизм с наклонным шкворнем (шарниром), который устанавливается на оси поворота хвоста.

Ось поворота хвоста установлена под наклоном: на 20° относительно вертикальной оси и на 45° относительно оси горизонтальной.

Для того чтобы механизм мог выполнять свою основную функцию, ось мачты должна находиться на определенном расстоянии от оси вращения турбины (оптимально – 10 см).

Чтобы при резких порывах ветра хвост не сложился и не попал под винт, с обеих сторон механизма необходимо приварить ограничители.

Рассчитать размеры хвоста и их зависимость от других параметров ВЭУ вам поможет таблица Excel с уже готовыми формулами. В ней желтым цветом обозначена область переменных значений.

Оптимальная площадь хвостового оперения составляет 15%…20% от площади ветроколеса.

Вашему вниманию представлен наиболее распространенный вариант механической защиты ветрогенератора. В том или ином виде он успешно используется на практике пользователями нашего портала.

WatchCat Пользователь FORUMHOUSE

При шторме тормозить винт надо его уводом из-под ветра. У меня, к примеру, при слишком сильном ветре ветряк опрокидывается винтом вверх. Не самый лучший вариант, ведь возврат в рабочее положение сопровождается заметным ударом. Но за десять лет ветряк не сломался.

Ветряные электростанции

Эти новомодные приспособления для получения электроэнергии представляют собой определенное количество генераторов, использующих для работы силу ветра, объединенных в систему вместе с другим вспомогательным оборудованием. Наиболее продвинутыми в направлении электроэнергетики странами являются Германия и Дания. Исследования показывают, что потребление энергии в этих странах существенно ниже по сравнению с их соседями. Также, благодаря тому, что они внедряют возобновляемую энергетику в другие страны, в их бюджете замечается существенный прирост.

Ветряные электростанции бывают двух типов: с горизонтальным и вертикальным расположением оси вращения.

Так выглядит горизонтальный ветрогенератор

Первый тип еще называют пропеллерным, и применяют его чаще всего, так как такие ветряки имеют наибольший коэффициент полезного действия. Их отличает более сложная конструкция, включающая в себя устройство для ориентации по ветру. Самодельное изготовление пропеллерного типа ветряков затруднено. Работают такие установки только при больших скоростях ветра, поэтому их применение в условиях слабых ветров нецелесообразно.

Второй тип – вертикальные ветровые генераторы, имеют более простую конструкцию, и неприхотливы относительно скорости ветра. Минусом таких устройств является их малый коэффициент полезного действия. Любой из типов ветряков имеет существенный минус – это невысокое качество получаемой электроэнергии, что обязывает принять меры для устранения этого недостатка. В качестве компенсаторов используются стабилизирующие устройства, преобразователи и аккумуляторы.

схема горизонтального ветрогенератора

Конструкция стандартной ветряной электростанции имеет следующие компоненты:

ветряной двигатель;
элемент, направляющий двигатель по ветру;
редуктор;
генератор;
зарядное устройство;
аккумуляторная батарея;
инвертор (преобразователь постоянного тока в переменный).

Если не углубляться в технические вопросы, процесс получения электроэнергии ветряными электростанциями можно описать следующим образом:

Ветер воздействует на лопасти ветряка и заставляет их вращаться. Лопасти современных ветряных электростанций имеют длину до тридцати метров и изготавливаются из полиэстера, усиленного стекловолокном или эпоксидным составом. Скорости вращения лопастей зачастую недостаточно для того, чтобы раскрутить генератор.
Затем в дело вступает редуктор, который преобразует скорость вращения вала для работы генератора (с 10 – 20 об. /мин до 1000 – 3000 об. /мин).

Стоит отметить, что некоторые ветряные электростанции оборудованы генератором, который подключается к валу без редуктора.
Генератор вырабатывает постоянное напряжение, которое поступает на зарядное устройство. Устройства, расположенные на турбине производят мониторинг скорости ветра. В зависимости от показателей, автоматика заставляет выходить станции на оптимальный режим работы. Также, если скорость ветра будет недопустимо большой, система выдаст запрет на вращение турбины. В основном ветряки начинают работать при скорости ветра 4 метра в секунду, а прекращают вращаться при достижении скорости 25 метров в секунду.
Аккумуляторные батареи связаны с инверторами, которые необходимы для преобразования постоянного напряжения в переменное, которое мы привыкли использовать.

Ветряная электростанция своими руками » Самоделки Своими Руками – Сделай Сам (чертежи, руководства)

Полезные приспособления /19-апр,2011,11;13 / 98634
Дачные участки, как правило, выдавались не в самых лучших местах. И садоводы вместе с освоением целины мучились от отсутствия воды, дорог, света. А что, если хотя бы одну проблему – электрическую – попытаться решить самостоятельно, соорудив на участке ветряк?
Сам я пенсионер, мне 73 года, раньше работал в колхозе инженером. Сейчас, благодаря занятиям на даче, чувствую себя здоровее и в ближайшее время болеть не намерен.
Так как заставить ветер вырабатывать электроэнергию?
Мой ветряк не нужно поднимать на мачту, он может работать даже на земле. Вместо лопастей предлагаю полые цилиндры типа ведра, разрезанного пополам.
Эти цилиндры можно сделать из фанеры, листовой стали, дюраля, только стараться, чтобы ротор был легким. В качестве генератора можно использовать электродвигатель постоянного тока на 12 Вт, IS А, 1500 об/мин., или генератор от автомобиля. Мощность большинства таких генераторов около 500 Вт. Например, Г-250 от «Волги» или «Москвича» обеспечивает выходную мощность в 12 Вт при частоте вращения 2100 об/мин., ток 28 А.
Предлагаю электрическую схему ветряка для генератора от автомобиля ВАЗ, элементы которого сейчас легко и не слишком накладно приобрести.На автомобилях ВАЗ применяется двухступенчатый электромагнитный регулятор напряжения РР-380, который обеспечивает поддержание постоянного напряжения генератора. Реле РС-702 контрольной лампы сигнализирует о прекращении заряда батареи.
При нагрузке 12 Вт и силе тока до 12 А можно подключить приборы, рассчитанные на напряжение в 12 Вт, или преобразователь 12/220 Вт (переменный ток).
Если кого-то заинтересует этот материал подробнее, т.е. размеры, преобразователь с 12 Вт постоянного в 220 Вт переменного тока и т.д., Я отвечу.
П. М. Ядловский
г. Чортков, Тернопольская обл.

Чертежи и схемы электростанции

Как построить ветряную электростанцию
Когда дело доходит до выработки электроэнергии, ветер – один из самых устойчивых природных ресурсов Земли. Чтобы использовать его, все, что вам нужно сделать, это построить ветряную турбину, которая преобразует движение воздуха в кинетическую энергию. Однако, чтобы делать это в больших масштабах, вам понадобится ветряная электростанция – набор специально разработанных ветряных турбин, расположенных поперек ландшафта или океана, где дуют устойчивые и сильные ветры. Ветровые турбины имеют несколько лопастей, которые расположены высоко на башнях, которые вращаются на ветру и собирают энергию.
Отраслевые эксперты говорят, что у Соединенных Штатов достаточно ветровых ресурсов, чтобы эффективно удвоить их текущую мощность ветрогенерации, и что это принесет множество экологических выгод. В одной только Америке энергия ветра предотвращает выброс около 62 миллионов тонн парниковых газов и ежегодно экономит 20 миллиардов галлонов воды.
Потенциальные препятствия на пути строительства ветряных электростанций включают общественные споры по поводу размещения ветряных турбин, проблемы с разрешениями, финансовые проблемы и технические вопросы, такие как необходимость инфраструктуры для передачи энергии в электрическую сеть, обслуживающую потребителей.Однако, если вы хотите построить собственную ветряную электростанцию, это не так уж и сложно.
Начало работы: планирование ветряной электростанции
Строительство ветряной электростанции – это большой проект, требующий от команды специалистов для решения многих аспектов проекта – от концепции и планирования до реализации. Планирование особенно важно для этого типа генератора энергии. Надлежащее расположение должно быть оценено на предмет любых рисков для дикой природы, должны быть получены разрешения, а сами турбины должны быть испытаны.
Во-первых, убедитесь, что вы выбрали место, в котором достаточно ветровых ресурсов. По данным Американской ассоциации ветроэнергетики, на лучших площадках для коммерческих ветряных электростанций скорость ветра составляет 13 миль в час (6 метров в секунду) или более. Хотя может показаться, что чем сильнее ветер, тем лучше, слишком сильный ветер может вызвать нагрузку на оборудование и сделать проект более дорогостоящим.
Специальные карты скорости ветра могут помочь вам определить регион с подходящими ветровыми ресурсами. Например, Министерство энергетики США предлагает удобную карту ветров.Вы также можете самостоятельно измерить энергию ветра с помощью инструмента, называемого анемометром, на месте, которое вы планируете. Некоторые штаты даже предлагают программы ссуды на анемометры. Ваш инженер может использовать специализированные службы и программное обеспечение для оптимизации местоположения, например Windnavigator и GH WindFarmer, которые анализируют топографию, погодные условия и аэродинамику.
Кроме того, вам нужно будет учитывать особые факторы, связанные с целевым местоположением, такие как доступ к дороге, потенциальные шумовые воздействия, мерцающие тени от лопастей и культурные особенности.
Оценка рисков для дикой природы
Вращающиеся лопасти ветряных турбин могут убить находящихся под угрозой исчезновения птиц, летучих мышей, хищников и водоплавающих птиц, поэтому лучше всего размещать турбины вдали от оживленных коридоров дикой природы и ежегодных миграционных маршрутов. Консультативный комитет по использованию ветряных турбин Службы охраны рыбных ресурсов и диких животных США рекомендует многоуровневый подход, который включает предварительную оценку, описание участков и полевые исследования для прогнозирования и оценки видов и местообитаний, пострадавших от ветряной электростанции.
Как разработчик сайта, вам необходимо тесно сотрудничать с соответствующим государственным учреждением (или органом, выдающим разрешения), чтобы сократить и уменьшить гибель животных из-за ветряной электростанции. В некоторых случаях вам может быть разрешено построить ветряную электростанцию в уязвимых местах, если вы измените ее работу, чтобы она была более безопасной для дикой природы. Например, вам может потребоваться временно остановить турбины в сезон миграции или в периоды слабого ветра, когда летучие мыши наиболее активны, а выработка энергии минимальна.
Затраты и финансирование ветряных электростанций
Подумайте, сколько энергии вы хотите произвести – или сколько может произвести сайт – и сколько денег вы можете потратить. Только покупка ветряных турбин может обойтись вам в среднем 1,37 миллиона долларов за мегаватт мощности.
Как правило, коммунальным предприятиям дешевле развивать ветроэнергетические объекты, чем частным инвесторам, потому что коммунальные предприятия могут использовать благоприятные финансовые структуры, которые сокращают затраты примерно на 30%, или примерно на 1%.4 цента за киловатт-час, согласно отчету, финансируемому Министерством энергетики США.
Государственные программы стимулирования также облегчают строительство ветряной электростанции. Налоговый кредит на производство (PTC) теперь предоставляет налоговый кредит в размере 2,3 цента за киловатт-час в течение первого десятилетия работы.
Чтобы спрогнозировать нормированную стоимость финансирования вашего ветроэнергетического проекта, включите ваши конкретные детали в интерактивные инструменты BITES (сценарии зданий, промышленности, транспорта и электричества), предоставленные Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии.Вы также можете просмотреть базу данных государственных и федеральных стимулов для возобновляемых источников энергии.
Убедитесь, что ваша ферма соответствует требованиям законодательства
Производители электроэнергии регулируются федеральными законами, такими как Закон о политике регулирования коммунальных предприятий 1978 года (PURPA), Закон об энергетической политике 2005 года (EPACT 2005) и Закон об энергетической независимости и безопасности 2007 года (EISA 2007). В отдельных штатах также существует разное толкование того, как применяются эти федеральные законы, и у них разные полномочия по продвижению возобновляемых источников энергии через законодательство о стандартах портфеля возобновляемых источников энергии (RPS).
Юрист или консультант, специализирующийся на развитии возобновляемых источников энергии, может помочь вам сориентироваться в законах, регулирующих ваш предлагаемый проект. Эти люди также могут помочь вам получить различные разрешения на строительство и охрану окружающей среды, которые вам понадобятся в государственных учреждениях.
Если ваша ветряная электростанция будет находиться в государственной собственности или у нее есть партнер из федерального агентства, получение разрешения может зависеть от формального процесса оценки воздействия на окружающую среду. Например, ветряные электростанции, размещенные на территории, управляемой U.S. Бюро по управлению земельными ресурсами руководствуются определенными руководящими принципами, предназначенными для защиты охраняемых на федеральном уровне видов и других природных ресурсов.
Определение оборудования и конструкции ветряной электростанции
Современные ветряные турбины изящнее и больше, чем старомодные ветряные мельницы, с огромными лопастями и башнями высотой с высотные здания. Точное размещение этих турбин на ветряной электростанции влияет на ее общее производство энергии.
Как правило, чем больше размер ветряной турбины, тем выше ее генерирующая способность.Наиболее часто устанавливаемая ветряная турбина имеет номинальную мощность 1,5 мегаватт и может питать до 500 домов, но более новые модели работают еще больше. На веб-сайте General Electric указаны мощности до 3,4 мегаватт для использования на суше и до шести мегаватт для использования на море. Среди других ведущих производителей ветряных турбин Vestas, Goldwind, Enercon, Siemens, Sulzon, Gamesa, United Power, Ming Yang и Nordex.
Для больших и тяжелых ветряных турбин требуется более крупный фундамент, и их установка стоит дороже.Морские ветряные турбины должны быть спроектированы для условий океана. Ветровые турбины редко работают на полную мощность, поскольку их выработка энергии зависит от погодных условий.
Помимо ветряных турбин, ветряная электростанция требует системы сбора электроэнергии, трансформаторов, сети связи и подстанций. Более того, для мониторинга производительности используется информационная система диспетчерского управления и сбора данных (SCADA). Инженер может порекомендовать подходящее оборудование и размещение турбины в зависимости от вашего участка, финансов и целей в области энергетики.
Пропускная способность безопасной передачи
Если вы планируете коммерческую ветряную электростанцию, вам нужен способ доставки энергии оптовым или розничным покупателям. Обычно для этого требуются линии передачи, связывающие продукцию вашей ветряной электростанции с сетью передачи электроэнергии – энергосистемой – в вашем регионе. Коммерческие ветряные электростанции в удаленных местах могут столкнуться с трудностями при обеспечении пропускной способности и взаимосвязанности с сетью.
В качестве альтернативы, небольшие ветряные электростанции можно использовать в качестве выделенного источника электроэнергии для сообщества или бизнеса.В этих случаях ветряной электростанции может не потребоваться подключение к обычной электросети. Тем не менее, чтобы продать избыточную мощность, вам по-прежнему нужен способ ее доставки в электроэнергетику.
Для получения дополнительной информации обратитесь в Национальную лабораторию возобновляемых источников энергии (NREL), которая работает с разработчиками ветроэнергетики для обеспечения пропускной способности и взаимосвязанности. Группа Utility Wind Integration Group также предоставляет ресурсы для подключения ветряной электростанции к электрической системе.
Установите, протестируйте и запустите оборудование
Строительство ветряной электростанции может быть завершено в течение нескольких месяцев.Однако сначала вам может потребоваться проложить к участку дороги для перевозки ветряных турбин и другого оборудования.
Для каждой ветряной турбины вам нужно будет выкопать яму и заполнить ее железобетоном, который послужит стабилизирующим основанием. Этот процесс более сложен в каменистых условиях или на морских ветряных электростанциях. После того, как фундамент будет подготовлен, вам нужно будет установить турбины с помощью специальных подъемников.
Затем вы установите электрическую проводку и системы и проведете тесты, чтобы убедиться, что все элементы работают должным образом.Часто требуется шесть месяцев, чтобы устранить изгибы и вывести ветряную электростанцию на полную коммерческую производственную мощность.
Каждой ветряной турбине требуется около недели регулярного технического обслуживания в год. Американская ассоциация ветроэнергетики заявляет, что для обслуживания каждых 10 мегаватт установленной генерирующей мощности требуется один специалист по ветроэнергетике.
Создайте свою миниатюрную ветряную турбину
Энергия ветра – один из самых быстрорастущих источников энергии в мире. Благодаря этому быстрому проекту Майкла Аркуина из KidWind Project молодые инженеры могут построить работающую турбину всего за пару часов.
1 Создайте свою миниатюрную ветряную турбину
Возобновляемая энергия – это ветер под лопастями наших турбин. За последние несколько лет ветроэнергетика была одним из самых быстрорастущих источников энергии в мире. Узнайте, как уловить порывистую силу воздушного потока с помощью этой прочной конструкции турбины из ПВХ, созданной Майклом Аркином, основателем проекта KidWind. Этот исследовательский проект учит инженерии и моделированию и, чтобы сделать его подходящим для возраста и навыков, может быть увеличен или уменьшен по сложности для получения большего или меньшего количества электроэнергии, а также для демонстрации таких концепций, как преобразование энергии и эффективность лезвий.Будьте готовы быть потрясенными.
Материалы
• Пять диаметром 1 дюйм. Фитинги из ПВХ под углом 90 градусов
• Три диам. Тройники из ПВХ
• Один диаметром 1 дюйм. Муфта из ПВХ
• Шесть диам. Трубы из ПВХ длиной 6 дюймов
• Одна диаметром 1 дюйм. Труба из ПВХ длиной 24 дюйма
• Одна диаметром 1 дюйм. Труба из ПВХ длиной 2 дюйма
• Два зажима типа «крокодил»
• Доска для плакатов для лопастей
• 20-дюймовый вентилятор или другой источник ветра
• Изолента
• Клеевой пистолет
• Кусачки
• Сверло
Специальные детали (доступны в магазине.kidwind.org)
• Комплект основных деталей конструкции турбины KidWind
(включает двигатель постоянного тока с проводами, обжимную втулку с 12 отверстиями и 25 дюбелей)
• Мультиметр
• Светодиодная лампа 5 мм
• Звуковая и световая плата
2 Постройте ротор и гондолу
1. Вставьте 2-дюймовый кусок ПВХ-трубы в 90-градусный фитинг.
2. Наденьте муфту из ПВХ на 2-дюймовую трубу, образуя цельную деталь, называемую гондолой.
3. Оберните кусок клейкой ленты шириной 1/2 дюйма и длиной 18 дюймов по периметру двигателя. Это поможет надежно закрепить его в муфте.
4. Пропустите провода, прикрепленные к двигателю постоянного тока, в горловину муфты через 90-градусный фитинг из ПВХ.
5. Двигатель должен плотно прилегать к муфте, но не вдавливаться до упора.
6. Затем прикрепите обжимную ступицу к двигателю, надавив на приводной вал.
7. Убедитесь, что поверхность двигателя находится на одном уровне с краем трубы.
3 Постройте базу
1. Используя четыре 90-градусных фитинга из ПВХ, два тройника из ПВХ и четыре 6-дюймовых трубных секций из ПВХ, сконструируйте две стороны основания турбины.
2. Вставьте 6-дюймовую трубу в один конец 90-градусного фитинга. На противоположном конце 6-дюймовой трубы установите тройник из ПВХ, а затем еще 6-дюймовую трубу и 90-градусный фитинг.Повторите то же самое, чтобы сделать вторую ножку основы.
3. Просверлите небольшое отверстие в нижней части последнего тройника из ПВХ.
4. Соедините ножки основания, вставив две оставшиеся 6-дюймовые трубы из ПВХ в тройник из ПВХ на каждой ножке. Соедините ножки основания через просверленную тройник из ПВХ.
4 Прикрепите башню к базе
1. Проденьте провода двигателя по 24-дюймовой трубе из ПВХ; этот длинный участок – башня.
2. Присоедините гондолу к верхней части башни; постучите по нему, чтобы он надежно встал на место.
3. Пропустите провода через центральный тройник из ПВХ и выведите их из просверленного отверстия в основании башни.
4. Закрепите башню на тройнике.
5. Прикрепите зажимы типа «крокодил» к оголенным проводам.
5 Сделать лезвия
1. Создайте лезвия из материала диаметром от 6 до 10 дюймов.Мы использовали плакатный картон, но вы можете использовать любой жесткий и легкий материал, например, прочную бумажную тарелку или листы бальзы. (Примечание: напряжение, которое вырабатывает ваша турбина, зависит от крутящего момента и частоты вращения лопастей. Мы обнаружили, что конфигурация из двух или четырех лопастей генерирует много энергии, но не стесняйтесь экспериментировать!)
2. Прикрепите лопасти к дюбеля скотчем или горячим клеем.
3. Вставьте дюбели в отверстия обжимной ступицы. После установки затяните ступицу.
6 Заставьте генератор работать
1. Расположите турбину перед коробчатым вентилятором так, чтобы ветер вращал лопасти; это будет производить электричество.
2. Используйте зажимы типа «крокодил» для подключения к мультиметру для измерения напряжения. (Вам понадобится примерно 2 вольта.)
3. Когда ваши лезвия вырабатывают энергию, вы можете подключить провода светодиодной лампы
или звуковой и световой платы, используя зажимы из крокодиловой кожи.
Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты.Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.
Руководство по изготовлению ветровой энергии
– Брайан Уильямс
Текст: Брайан Уильямс, пт, 9 апреля 2021 г.
Томас Хейн создает систему Energy 2 Green System, цель которой – предложить самое простое и эффективное руководство по сокращению ваших счетов за электроэнергию и экономии денег на установке солнечных батарей. Energy Green System советует вам построить свою систему солнечной и ветровой энергии для своих домов, чтобы минимизировать или полностью отказаться от счетов за электроэнергию.Энергетические компании могут платить вам за энергию, которую вы производите самостоятельно. Energy 2 Green System – идеальное решение для тех, кто устал от огромных счетов энергетических компаний. Эта зеленая система Energy 2 была создана одним из лучших университетов мира и преследовала четыре основные цели. Они намеревались разработать доступную систему; они также хотели использовать материалы, которые обычные люди могут легко найти и купить; они намеревались создать систему, максимально упрощенную для любого человека, и хотели минимизировать выбросы парниковых газов, борясь с глобальным потеплением.Они достигли всех своих целей и теперь предлагают идеальную систему тем, кто в ней нуждается, по доступной цене. Эта система содержит руководства и видеоролики, чтобы вы могли следить за развитием вашей солнечной и ветровой энергосистемы из дома. Подробнее …
Energy2green Wind and Solar Power System Summary
Рейтинг: 4,6 звезды из 11 голосов
Содержание: Электронные книги
Автор: Tomas Hayne
Официальный сайт: energy2green.com
Цена: $ 49,99
Доступ сейчас
My Energy2green Wind and Solar Power System Review
Я действительно работал над главами в этой книге и могу только сказать, что если вы потратите время, вы никогда не вернетесь к своим старым методам.
Мое мнение об этой электронной книге: если у вас нет этой электронной книги в вашей коллекции, ваша коллекция неполная. Я не жалею о покупке этого.
На рис. 7.1 показано развитие ветроэнергетических мощностей в пяти странах Западной Европы. Выбор стран мотивирован, прежде всего, тем, что развитие ветроэнергетики в этих странах неодинаково. В Германии, Дании и, в последнее время, в Испании значительно увеличилась установленная мощность ветряных турбин, в то время как соответствующие изменения в Швеции и Великобритании были более скромными.Например, в 1991 году Испания и Великобритания имели более или менее одинаковое количество ветровой энергии. Рисунок 7.1 Установленная мощность ветровой энергии в отдельных европейских странах (МВт) Рисунок 7.1 Установленная мощность ветровой энергии в отдельных европейских странах (МВт) Установленная мощность (около 4–5 МВт), но в 1999 году ветровая мощность Испании составляла 1584 МВт, тогда как в Великобритании она составляла всего 344 МВт. В Швеции производство энергии ветра увеличилось более чем на 700 процентов за период с 1994 по 2002 год, хотя и с очень низкого уровня.Таким образом, несмотря на такой относительный рост, в 2004 г. доля …
Одна из самых больших жалоб на ветряные турбины – то, что они убивают птиц. Первоначально эта угроза была серьезной проблемой, потому что строители не принимали во внимание маршруты миграции птиц и летучих мышей при установке турбин. В отчете Национальной академии наук США говорится, что на каждые 30 ветряных турбин ежегодно погибает одна птица, хотя эти цифры оспариваются. Исходя из этих цифр, 40 000 птиц ежегодно умирают из-за ветряных турбин в США.С. в одиночку. В то время как ветроэнергетика развивается, разработчики ветряных турбин и компании принимают во внимание проблемы безопасности птиц. Обычно они строят турбины вдали от путей миграции и часто наносят на лопасти цветные отметки, чтобы наши пернатые друзья могли их видеть. В конечном счете, ветряные турбины – далеко не злейшие враги птиц: на их долю приходится всего 0,003 процента смертей птиц по вине человека в США
.
Люди впервые использовали энергию ветра для передвижения своих лодок более 5000 лет назад.В западном мире грубые ветряные мельницы появились примерно в 200 г. до н.э., они использовались для обработки зерна и других продуктов. Китайцы использовали ветряные мельницы для той же цели более 2000 лет назад. Голландская усовершенствованная технология ветряных мельниц, которая использовалась для осушения болот и измельчения пищи. Англичане также построили тысячи ветряных мельниц для подобных целей. Электроэнергия была впервые произведена с помощью энергии ветра в 1890 году. Это стало возможным благодаря более крупным металлическим лопастям, которые улавливали больше потенциальной энергии ветра и преобразовывали ее в полезную энергию.Первая такая ветряная мельница имела диаметр лопастей около 50 футов и выдавала всего 12 кВт мощности, но это было началом или новой эрой в производстве энергии. Поскольку в 1940-х годах федеральное правительство реализовывало крупные гидроэнергетические программы (см. Главу 10), ветряные мельницы вышли из моды. Строилась национальная электросеть, и люди не нуждались в локальных источниках энергии …
В 2002 году была принята цель национального планирования – к 2015 году ежегодно вырабатывать 10 ТВтч энергии ветра. До введения этой цели планирования политика Швеции в области ветроэнергетики характеризовалась мягкими формулировками, в которых говорилось, что ветроэнергетика должна быть продвинута в шведской энергетической системе, без явного указания, когда и в какой степени (Astrand and Neij, 2006).Хотя стоимость производства энергии ветра существенно снизилась за последние два десятилетия, общественная поддержка по-прежнему обычно необходима для того, чтобы сделать инвестиции в ветряные турбины коммерчески привлекательными. В прошлом инвестиционные и производственные субсидии преобладали в портфеле политики, используемой для поощрения инвестиций в ветряные турбины. Однако в 2003 году была введена система экологических сертификатов для возобновляемых источников энергии. Ее цель (аналогичная целям систем конкурентных торгов) – обеспечить заранее определенную долю рынка для возобновляемых источников электроэнергии, а также способствовать экономически эффективной конкуренции между различными типами. возобновляемых источников энергии…
Основываясь на законах аэродинамики, большие ветряные турбины преобразуют кинетическую энергию ветра в электрическую. Большое количество отдельных турбин объединено электрически, так что выходная мощность совпадает по фазе, и в результате может быть получена ветровая энергия в сотни мегаватт. Используются две различные версии ветряных турбин. Из всех появляющихся альтернативных энергетических технологий ветровые турбины требуют самых сложных инженерных решений. Небольшие изменения практически в любом аспекте конструкции турбины могут привести к значительным изменениям в характеристиках.Вот почему так много постоянных разработок и экспериментов. В какой-то момент данных будет достаточно, чтобы детерминированно зафиксировать наиболее оптимальные конструкции. А пока ожидайте увидеть много разных ветряных турбин. Ниже приведены некоторые моменты, которые необходимо учитывать инженерам.
Прямо сейчас ветроэнергетика пользуется таким спросом, что она будет расти так же быстро, как и новые турбины, что составляет около 25 процентов в год. В начале 2008 года лист ожидания для многих компонентов растянулся более чем на год, и, хотя производители турбин строили новые заводы, спрос не отставал, поэтому маловероятно, что они смогут сократить время ожидания до 2010 года.Для инвесторов ветер предлагает широкий выбор. (См. Таблицу 5.1.) Производителями турбин в основном являются такие гиганты, как General Electric, немецкая Siemens и датская Vestas. Vestas – крупнейший производитель турбин с чистым газом, объем продаж в 2007 году составил около 8 миллиардов, а в 2008 году прогнозируется рост примерно на 25 процентов. Операторы ветряных электростанций
Малые ветряные турбины вырабатывают до 20 киловатт в идеальных условиях. Этого достаточно, чтобы обеспечить электричеством большинство домашних хозяйств в США. Как и их старшие братья на ветряных электростанциях, они вырабатывают электроэнергию только тогда, когда дует ветер.Небольшая ветряная турбина выглядит как самолет с огромным пропеллером, и это потому, что это то, чем она является по сути. Ветер толкает лопасть (противоположность тому, что происходит с воздушным винтом), которая вращает винт и заставляет генератор переменного тока вращаться, тем самым вырабатывая мощность переменного тока. Современные агрегаты управляются микропроцессорами, которые оптимизируют эффективность агрегатов. В больших турбинах скорость вращения поддерживается постоянной с помощью шестерен и процессоров, но в малых системах скорость вращения является прямой функцией скорости ветра.Это приводит к незначительному изменению результирующей выходной мощности, поэтому используются специальные электронные преобразователи для преобразования этой переменной мощности в полезную бытовую мощность. Самые маленькие турбины (с 6-футовой …
До настоящего времени станки с горизонтальной осью гораздо более очевидны, чем машины с вертикальной осью даже в этом масштабе. Эти машины имеют эффективные тормозные системы на случай чрезмерной скорости ветра. Некоторые даже наклоняются назад при сильном ветре, принимая так называемую «позицию вертолета».У машин с горизонтальной осью есть преимущества, такие как ветряная турбина Swift производства Renewable Devices Ltd, которая претендует на звание первой в мире бесшумной ветряной турбины, устанавливаемой на крыше (35 дБ), благодаря использованию бесшумной аэродинамической роторной технологии в сочетании с революционной электронной системой управления. Были приняты меры для обеспечения надежной системы крепления, которая не будет передавать вибрации. Его пиковая мощность составляет 1,5 кВт, и, по оценкам, отказ от выработки ископаемого топлива дает экономию углекислого газа (CO2) в 1,8 тонны в год.Первый блок был установлен в начальной школе Collydean, Гленротес, Шотландия, и есть планы по установке в четырех других начальных школах. Считается идеальным …
Как и любая ветроэнергетическая система, энергия может вырабатываться в любое время, днем или ночью, пока дует ветер. В некоторых местах ветер практически постоянный (величина может варьироваться, но выходная мощность всегда доступна). Скорость ветра меняется в зависимости от местности, поэтому вы можете найти на своем участке участки, обеспечивающие максимальный потенциал.Линии хребтов, береговые линии и вершины бесплодных холмов – лучшие кандидаты. cjABEft На скорость ветра влияют такие препятствия, как деревья, дома, сараи и т. д. Роторы шумят и навязчивы, когда они вращаются (что, надеюсь, они делают довольно часто). Чем больше лезвия, тем больше мощности они вырабатывают, но они также производят больше шума, потому что контактируют с большим количеством воздуха. В некоторых сообществах вам может быть отказано в установке ветряной турбины из-за шума и проблем со зрением.Вам может понравиться этот большой пропеллер, кружащийся в небе, чем громче, тем лучше, но соседи могут не видеть его.
В правительственном исследовании береговые ветровые ресурсы Великобритании оцениваются с использованием предполагаемой мощности ветряной электростанции на единицу площади не более 9 Вт м2 (мощность, а не средняя выработка). Если коэффициент мощности равен 33, то средняя выработка электроэнергии составит 3 Вт · м2. The London Array – это прибрежная ветряная электростанция, планируемая во внешнем устье Темзы. Ожидается, что с мощностью 1 ГВт он станет крупнейшей в мире оффшорной ветроэлектростанцией.Завершенная ветряная электростанция будет состоять из 271 ветряной турбины на 245 км2 6o86ec и будет обеспечивать среднюю мощность 3100 ГВтч в год (350 МВт). (Стоимость 1,5 млрд.) Это мощность на единицу площади 350 МВт 245 км2 1,4 Вт м2. Это ниже, чем у других оффшорных ферм, потому что, я полагаю, на участке есть большой канал (Knock Deep), который слишком глубок (около 20 м) для экономичной установки турбин. Меня больше беспокоит то, что эти планы предлагаемой ветряной электростанции London Array сделают с этим ландшафтом и нашим образом жизни, чем когда-либо, когда я думал о нацистском вторжении на пляж.Билл Боггиа из Грейвни, …
Датская энергетическая политика долгое время включала в себя различные меры, способствующие внедрению ветроэнергетики. В начале 21-го века до 15 процентов от общего объема электроэнергии в Дании было произведено с помощью энергии ветра (МЭА, без даты). Это, безусловно, самая высокая доля ветроэнергетики в мире, и есть много факторов, которые помогают объяснить это успешное развитие (см., Например, Buen, 2003, для обзора).Здесь мы сосредотачиваемся исключительно на датских процессах планирования ветроэнергетики и разрешений – создание новых ветряных турбин в Дании почти без исключения регулируется в рамках правовых рамок физического планирования. Датская система планирования имеет иерархическую структуру, включающую три авторитетных уровня (национальный, региональный и муниципальный) и четыре различных типа физических планов (национальный, региональный, муниципальный и местный). Общая структура компетенции подразумевает, что национальные органы планирования занимаются всеобъемлющей сферой деятельности…
Созданная в 2000 году Коалиция за доступную и надежную энергию стремится обеспечить доступность доступных и надежных источников энергии для общества США, уделяя особое внимание чистым угольным технологиям. Он способствует более широкому использованию внутренних ресурсов, политике диверсификации топливных ресурсов и развитию
Резюме В этой статье ветроэнергетика анализируется, чтобы увидеть ее влияние на оптовую цену на электроэнергию или SMP (предельную цену системы) в пиковое время с учетом стохастических характеристик выработки электроэнергии.Для этой цели будущая кривая энергоснабжения оценивается с учетом будущих цен на топливо для электроэнергии и плана строительства и вывода из эксплуатации электростанции. Предполагается, что будущая цена на нефть будет соответствовать сценарию будущих цен на нефть EIA, и связь между ценой на нефть и ценой на СПГ для выработки электроэнергии изучается для прогнозирования цены СПГ для выработки электроэнергии. Информация о планах строительства и вывода из эксплуатации будущей электростанции и потребляемой мощности в пиковые часы используется на основе 4-го Национального плана развития рынка электроэнергии.После того, как будущий SMP оценивается с использованием кривой будущего энергоснабжения с пиковым временным потреблением, считается, что стохастические характеристики ветряных генераций видят его влияние на изменения SMP. Результат показывает, что СМП без ветроэнергетики оценивается в …
Возникновение местного сопротивления планируемым ветровым электростанциям часто называют важным препятствием на пути увеличения мощности ветроэнергетики в Швеции и других странах. Эти негативные мнения часто объясняются опасениями визуального вторжения, шума и девальвации земли.Однако, несмотря на наличие местной оппозиции, опыт Швеции (и многих других стран) показывает, что непрофессионалы в целом положительно относятся к ветроэнергетике (например, Krohn and Damborg, 1999 Ek, 2005). По этой причине возникновение местного сопротивления развитию ветроэнергетики часто объясняется так называемым синдромом «не на моем заднем дворе» (NIMBY). 8 Это объяснение, однако, подвергалось критике за то, что оно слишком упрощенное (например, Wolsink, 2000). Вместо этого местное сопротивление может часто выражать подозрение в отношении людей или компании, которые хотят установить турбины, или отказ от процесса, лежащего в основе решения о строительстве новых станций, а не отказ от самих турбин.Результаты …
Более высокие ветряные мельницы видят более высокую скорость ветра. Увеличение скорости ветра с высотой является сложным и зависит от неровностей окружающей местности и времени суток. Приблизительно, удвоение высоты обычно увеличивает скорость ветра на 10 и, таким образом, увеличивает силу ветра на 30. Скорость ветра в зависимости от высоты 2. Формула сдвига ветра, разработанная Датской ассоциацией ветроэнергетики yaoonz: Скорость ветра в зависимости от высоты. Рисунок B.7. Две лучшие модели скорости ветра и силы ветра в зависимости от высоты.DWIA Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии Датской ассоциации ветроэнергетики NREL. Для каждой модели скорость на 10 м установлена на 6 м / с. Для модели Danish Wind длина шероховатости установлена на Zo 0,1 м. Снизу Плотность мощности (мощность на единицу вертикальной площади) в соответствии с каждой из этих моделей. Рисунок B.7. Две лучшие модели скорости ветра и силы ветра в зависимости от высоты. DWIA Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии Датской ассоциации ветроэнергетики NREL. Для каждой модели …
Развитие ветроэнергетического проекта в округе Во многих округах действуют постановления о зонировании, в соответствии с которыми части округа или поселка классифицируются по различным округам.Ветровой проект часто допускается в качестве условного использования в сельскохозяйственных или промышленных районах. Разрешение требуется для демонстрации того, что ветровой проект будет совместим с постановлением о зонировании. Многие округа включают требования в свои постановления о зонировании специально для ветровых проектов или систем преобразования энергии ветра (WECS). Другие округа могут не иметь постановлений о зонировании. Как обсуждалось в Главе 3, местные разрешения, необходимые для проекта ветроэнергетики, часто определяются во время предварительного определения характеристик площадки.Выдающим органом может быть местная комиссия по планированию, совет по зонированию, городской, городской или сельский совет, окружной совет наблюдателей или уполномоченных или подобное учреждение. Хотя некоторые советы по размещению на территории штатов имеют право заменять собой местные процедуры, большинство, если не все, советы по размещению штатов должны сначала …
Хорошим примером места, где использовалась ветровая энергия, является Фэйр-Айл, изолированный остров в Северном море к северу от материковой части Шотландии48. До недавнего времени население 70 человек зависело от угля и нефти для получения тепла. бензин для автомобилей и дизельное топливо для выработки электроэнергии.В 1982 году был установлен ветрогенератор мощностью 50 кВт для выработки электроэнергии из постоянных сильных ветров со средней скоростью более 8 м / с (29 км / ч или 18 миль / ч). Электроэнергия доступна для самых разных целей по относительно высокой цене для освещения и электронных устройств, а по более низкой цене доступны контролируемые количества (если позволяет ветер) для комфортного отопления и нагрева воды. В частые периоды сильного ветра дополнительное тепло используется для обогрева теплиц и небольшого бассейна.Электронное управление в сочетании с быстрым переключением позволяет согласовать нагрузку с имеющимся источником питания. Электромобиль был заряжен от системы, чтобы проиллюстрировать дальнейшее использование энергии. С …
Характеристики давления и ветра меняются с высотой. Выше уровня поверхностного фрикционного воздействия (примерно от 500 до 1000 м) ветер усиливается и становится более или менее геострофическим. При дальнейшем увеличении высоты уменьшение плотности воздуха приводит к общему увеличению скорости ветра (см. Главу 6A.1). На 45 N геострофический ветер 14 м / с на расстоянии 3 км эквивалентен 10 м / с у поверхности при таком же градиенте давления. Существует также сезонная вариация скорости ветра на высоте, которая намного больше в северном полушарии в зимние месяцы, когда меридиональные градиенты температуры максимальны. Такой сезонный ход отсутствует в южном полушарии. Кроме того, постоянство этих градиентов приводит к более постоянному направлению ветра на высотах. История наблюдений за верхним слоем атмосферы приведена во вставке 7.1.
Потенциал ветроэнергетики значительно вырос за последние несколько десятилетий благодаря достижениям в технологиях. Коммунальные предприятия сейчас строят крупные ветряные электростанции, вырабатывающие сотни мегаватт энергии. В 2005 году мировая ветроэнергетика произвела около 17 миллиардов киловатт-часов электроэнергии. Это вытеснило около 25 миллиардов тонн диоксида углерода, 58 тысяч тонн диоксида серы и 35 тысяч тонн оксидов азота. Чтобы рассмотреть потенциал ветра в перспективе, если бы США использовали только 10 процентов своего потенциала энергии ветра, мы могли бы избавиться от 600 угольных электростанций.Ветряные электростанции будут расположены только в десяти наших самых ветреных штатах и будут удалены от городских центров, поэтому социальное воздействие будет минимальным.
Анализ стохастической ветровой генерации и ее влияния на структуру мощности выполняется с использованием типичного метода SCM (рис. 1). SCM используется для идентификации. Результаты показывают, что эксплуатация установки СПГ мощностью 635 часов мощностью 700 МВт, установки мощностью 7 227 часов на угле мощностью 1000 МВт и ядерной установки мощностью 8 760 часов мощностью 1400 МВт требуется с точки зрения данной информации о затратах и LDC.Учитывая тот факт, что ветроэнергетика считается обязательной, в этой модели анализируется ее долгосрочное влияние на структуру энергоснабжения. Также рассчитываются итоговые инвестиционные затраты для восполнения такого недостатка выработки электроэнергии в отношении установок для производства электроэнергии на СПГ с комбинированным циклом. Влияние отсутствия выработки электроэнергии из-за энергии ветра на объекты пиковой нагрузки оценивается в 1,17, объекты средней нагрузки, 1,52, и объекты базовой нагрузки, 0,02, соответственно, в 2030 году. Влияние в настоящее время значительно невелико, но ожидается что масштабы производства электроэнергии, необходимые для удовлетворения нехватки выработки электроэнергии, станут…
В США в 2007 году генерирующие мощности ветроэнергетики увеличились на 30, и, по оценкам консалтинговой фирмы Emerging Energy Associates, в период с 2007 по 2015 год в ветроэнергетику будет инвестировано около 65 миллиардов долларов. Shekk и TXU Corporation планируют построить крупнейшую в мире ветряную электростанцию (3 ГВт) в Техасе. Еще более крупная ферма (4 гВт) стоимостью около 10 миллиардов запланирована на площади 150 000 акров, также в Техасе. Этот проект называется Pama Wind Project и будет построен компанией Mesa Power LLP.Первая фаза – это установка мощностью 1 ГВт, состоящая из 667 турбин, и ожидается, что весь проект будет завершен к 2014 году. Еще один крупный проект – это ветряная электростанция мощностью 2 ГВт мощностью 8 миллиардов, которую строит испанская компания Iberdrola. Этот проект удвоит мощность действующих заводов компании в США. Первая в мире плавучая морская ветряная турбина с пиковой производительностью 2,3 мВт строится в Кармае, Норвегия. Был построен один из крупнейших в мире ветропарков …
На рисунке 2 показано, что выходные данные индивидуального моделирования морской ветряной турбины с использованием PSCAD EMTDC 3.Он показывает реальную мощность (PwindMW) и механический крутящий момент (Tmwindpu) морской ветряной турбины, а также линию переменного напряжения между фазами (Vwind-L-L (RMS) кВ). Скорость машины на единицу контролируется на уровне 1,014 на единицу постоянной на протяжении всего моделирования. Расчетные параметры ветряной турбины приведены в таблице 1. Как показано на рис. 2, ветрогенератор находится в состоянии запуска до 0,9 с. Шум скорости ветра дается на протяжении всего периода моделирования. Параметр управления амплитудой шума – 1 рад / с, количество шумовых составляющих – 30, коэффициент сопротивления поверхности – 0.0192, случайная скорость ветра составляет 8 м / с, а временной интервал случайный Рис. 2 Результаты моделирования для морской ветряной турбины с механическим крутящим моментом Рис. 2 Результаты моделирования для морской ветряной турбины с механическим крутящим моментом Таблица 1 Параметр морского ветра турбина Номинальная скорость ветра
Abstract Хотя ветроэнергетика рассматривается как один из способов активного реагирования на изменение климата, стабильность всей энергосистемы может стать серьезной проблемой в будущем из-за неопределенности ветровой энергии.Эти неопределенности включают непостоянство и тот факт, что энергия ветра не может использоваться для поставки энергии по запросу, в том числе и особенно в периоды пикового спроса. С этой точки зрения, влияние стохастической ветроэнергетики в пиковое время оценивается с использованием метода моделирования, который распространяется до 2030 года на основе 3-го генерального плана по продвижению новой и возобновляемой энергии. Результаты показывают, что самая высокая вероятность воздействия ветровой энергии на электроснабжение в пиковое время может составить до 4,41 от общей установленной мощности в 2030 году.Влияние ветроэнергетики на общую структуру мощности также анализируется до 2030 года с использованием метода экранной кривой (SCM). Воздействие оказывается относительно небольшим, но предполагаемые инвестиционные затраты для компенсации любого отсутствия выработки электроэнергии …
Для удобства нашего анализа кривая мощности ветряной турбины и скорость ветра на национальном уровне моделируются с определенными ограничениями. Данные о скорости ветра для районов Янгдок, Чеджу-ханрим, Сэмангеум, Сосан и Самчхок за сентябрь.12, 2000 – 11 сентября 2000 из карты ветров KIER (Корейский институт энергетических исследований) выбран для таких целей. Для практического моделирования сначала создаются случайные числа 365 x 5, чтобы выбрать модели скорости ветра за 365 дней для 24-часовых интервалов. Выбранная скорость ветра накладывается на полученную кривую мощности для численного интегрирования. Моделирование выполняется 1000 раз 5. Цель продвижения новых и возобновляемых источников энергии правительством принята в качестве базового сценария. Всего для моделирования используются четыре сценария.Эти сценарии представляют собой комбинации фиксированной или переменной годовой выработки энергии ветра и первоначальной или новой пиковой нагрузки после воздействия выработки энергии ветра. Однако только первый сценарий с участием …
Развитие ветряных электростанций как возобновляемого источника энергии привлекло внимание правительств различных штатов, которые стремились принять законодательные акты специально для их развития.75 Возникает вопрос, можно ли оценивать такие разработки в рамках EPBCA. Вполне вероятно, что все разработки ветряных электростанций будут переданы в EPBCA для оценки, поскольку они обычно влияют на «вопросы» 75 См., Например, Закон об электроэнергетике (развитие ветряных электростанций) 2004 г. (Vic) и заявление министра инфраструктуры и планирования штата Новый Южный Уэльс. и природных ресурсов, что все крупномасштабные разработки ветряных электростанций будут объявлены государственными значительными разработками и будут оцениваться министром в соответствии с Законом 1979 года о планировании и оценке окружающей среды (NSW).государственного значения ». К ним относятся воздействия на перечисленные виды, находящиеся под угрозой исчезновения, перечисленные мигрирующие виды и Рамсарские водно-болотные угодья. Определения контролируемых действий в рамках EPBCA зависят от конкретного места и являются уникальными для каждого предложения в зависимости от места и …
Хотя ветровые проекты различаются по масштабу, одни и те же общие компоненты включают проект любого размера. Типичный современный проект ветроэнергетики состоит из трех основных систем ветряных турбин, установленных на опорах, системы сбора электроэнергии и средств межсетевого взаимодействия.Большинство проектов также включают подъездные дороги, объекты ЭиТО и метеорологические башни. Ветряная турбина в Стратфорде, штат Техас. Фото любезно предоставлено Generation Energy и AWEA. Ветряная турбина в Стратфорде, штат Техас. Фото любезно предоставлено Generation Energy и AWEA.
Он может быть сгенерирован в любое время дня и ночи. Ветер есть почти везде, в любом климате. Во многих наихудших климатических условиях он очень мощный. В некоторых местах ветер практически постоянный (величина может быть разной, но мощность всегда доступна).Поскольку скорость ветра меняется в зависимости от местности, вы можете найти на своем участке участки, обеспечивающие максимальный потенциал. Линии хребтов, береговые линии и вершины бесплодных холмов – лучшие кандидаты. У ветровой энергии тоже есть свои недостатки. На скорость ветра влияют такие препятствия, как деревья, дома, сараи и т. Д. А поскольку направление ветра меняется, препятствия в одном направлении могут иметь значение, а могут и не иметь значения в других направлениях. Лучше всего держаться подальше от всех препятствий, хотя это может быть невозможно.И наконец, именно потому, что ветер переменный, вам обязательно понадобятся батарейки. Ветряк. Установка – сложная часть. Наймите профессионала. Если вы не знаете, что делаете, вы буквально можете быть …
Установка ветряных турбин в значительной степени зависит от требований закона. Шведское законодательство предоставляет местным властям значительную свободу действий. В случае развития ветроэнергетики особый интерес представляет система правил, регулирующих использование земельных (и водных) территорий, а также оценка воздействия турбин на окружающую среду.В Швеции разработка ветряных турбин регулируется в первую очередь Экологическим кодексом. В кодексе указано, что установка больших и средних турбин может быть разрешена только в том случае, если они соответствуют определенным экологическим требованиям, среди которых основные и специальные положения об управлении ресурсами и так называемое требование локализации. Также важны правила физического планирования в Законе о планировании и строительстве и особые правовые предпосылки для установки морских ветряных турбин.Следующий анализ показывает, что, хотя национальная энергетическая политика способствует большей зависимости …
Cape Wind – это предложение коммерческой корпорации Energy Management, Inc. о строительстве 130 ветряных турбин на Horseshoe Shoal, мелководье в Nantucket Sound, чуть более чем в 5 милях от южного побережья Кейп-Код, штат Массачусетс7. При средних ветровых условиях проект, когда он будет построен, будет вырабатывать в среднем 170 мегаватт электроэнергии, а максимальная – 458 мегаватт. Средняя выработка составит около 75 из 258 мегаватт, обычно используемых Кейп-Кодом и островами Мартас-Виньярд и Нантакет.Каждая турбина будет находиться на башне диаметром 16 футов и высотой 258 футов, с вершиной лопасти в вертикальном положении, выступающей на 440 футов над поверхностью воды. Ветроэлектростанция будет расположена в федеральных водах. Он будет подключен к материку и к национальной электросети двумя кабелями на 115 киловольт. Эти кабели будут проходить через воды, регулируемые штатом Массачусетс. Cape Wind – первое крупное предложение альтернативной энергии для Кейп-Код, но не …
Энергия ветра – это в первую очередь технология для коммунальных предприятий, сотни турбин которой размещены в крупных ветряных электростанциях.Ветер предлагает ряд преимуществ по сравнению с ископаемым топливом при энергоснабжении сети. Электроэнергия, получаемая от ветра, в большинстве случаев уже дешевле, чем энергия, получаемая от природного газа, угля и атомных электростанций. Даже те места, где нет достаточных ветровых ресурсов, могут получить выгоду от ветровой генерации в другом месте, что помогает снизить общие затраты на электроэнергию в сети. Как и солнечная и геотермальная энергия, большая часть затрат на строительство ветряной системы – это аванс. После этого затраты на обслуживание и эксплуатацию минимальны и предсказуемы.Таким образом, финансирование проектов в области ветроэнергетики может быть сопряжено с низким риском по сравнению с электростанциями, работающими на ископаемом топливе, где стоимость топлива непостоянна и непредсказуема, а значит, представляет собой инвестиционный риск. Использование большего количества ветра уменьшает изменение климата. После установки ветряная электростанция не создает выбросов парниковых газов. Энергии ветра не нужна вода. Традиционные электростанции всех типов требуют значительного количества воды, а именно …
К началу двадцать первого века энергия ветра становилась конкурентоспособной по стоимости с электроэнергией, вырабатываемой на ископаемом топливе, поскольку ее использование резко возросло.В то время как энергия ветра по-прежнему составляла крошечную долю энергии, производимой в Соединенных Штатах, некоторые области Европы (Дания, а также части Германии и Испании) использовали ее в качестве основного источника. Достижения в технологии ветряных турбин, адаптированные из аэрокосмической промышленности, снизили стоимость энергии ветра с 38 центов за киловатт-час (в начале 1980-х годов) до 3-6 центов за киловатт-час. Эта ставка конкурентоспособна с затратами на производство электроэнергии из ископаемого топлива, но стоимость варьируется в зависимости от объекта. Крупные корпорации, включая Shell International, переходят на ветроэнергетику.К 2002 году Испания произвела 4830 мегаватт ветровой энергии. Промышленный штат Испании Наварра, который не производил ветряную энергию в 1996 году, к 2002 году производил 25 процентов своей электроэнергии таким образом. Благодаря своим ветровым турбинам, вырабатывающим электроэнергию по цене от 4 до 5 центов за киловатт-час, …
Благодаря резко падающим затратам на энергию ветра (с начала 1980-х до сегодняшнего дня) и быстро развивающимся технологиям, ветроэнергетика растет быстрее, чем любая другая энергетическая технология в мире, сегодня – 22 процента в год в 1990-е годы и 40 процентов в последние несколько лет .10 В 1990-е годы мощность ветроэнергетики утроилась каждые 3 года. К концу 1999 года мировая ветровая мощность составляла 13 400 МВт, а мировые инвестиции в ветроэнергетику составляли примерно 11 миллиардов. В следующем десятилетии планируется дальнейшее значительное расширение ветроэнергетических мощностей. Ветровые проекты находятся в стадии разработки почти в 40 странах. Согласно BTM Consult, международной консалтинговой фирме по ветроэнергетике, если будет принята соответствующая политика, ветер сможет производить 10 процентов мировой электроэнергии к 2020 году11. BTM подсчитала, что 1.2 миллиона МВт ветровой мощности могут быть установлены в ближайшие два десятилетия. Это произвело бы столько электроэнергии, сколько сейчас потребляет Европа, и больше, чем потребляет вся Азия и Латинская Америка вместе взятые, создав 1,7 …
Экономика крупномасштабного производства энергии ветра конкурентоспособна с производством энергии на ископаемом топливе, с затратами на кВтч всего 4 или 5 центов. По мере развития технологий цена на крупномасштабную ветроэнергетику снизилась, и теперь ветер без субсидий конкурирует с производством энергии на ископаемом топливе.Только за последние два десятилетия стоимость энергии ветра упала примерно на 90 процентов. Средняя стоимость капитальных затрат на ветроэнергетику в 2000 году составила 790 на киловатт (сравните это с более чем 10 000 на киловатт для солнечной энергии). Когда в уравнении учитываются экологические издержки, ветер является самой дешевой формой доступной альтернативной энергии. Улучшение экономики заключается в том, что ветроэнергетика может устанавливаться небольшими приращениями. Отдельные турбины можно устанавливать по одной, а затем, когда придет время, соединять вместе.Это упрощает составление бюджета на капитальное оборудование. Постепенно можно построить очень мало других альтернатив, за исключением солнечной энергии, но даже в этом случае лучше всего установить …
Глобальный совет по ветроэнергетике, основанный в 2005 году, является международным форумом ветроэнергетики. Его миссия – способствовать развитию и использованию энергии ветра как ведущего энергетического ресурса. Для выполнения этой миссии GWEC работает в области разработки политики, лидерства в бизнесе, глобального охвата и образования.Веб-сайт GWEC предоставляет информацию об отраслях ветроэнергетики во всем мире, предлагает информацию о предстоящих событиях и предоставляет ссылки на публикации по экономике и новейшим технологиям в ветроэнергетике.
Количество ветровой энергии, которое может фактически использоваться, вероятно, в конечном итоге будет ограничено объемом ветровой энергии, которую могут принять национальные передающие системы. Фактическая пропорция остается предметом обсуждения, но датская электроэнергетика показала, что можно принимать энергию ветра без ущерба для работы сети.Проблема заключается в том, что ветер не является надежным ресурсом. Мощность ветряной турбины не может быть гарантирована изо дня в день. На обширной территории некоторая изменчивость будет усреднена, но, тем не менее, значительный уровень неопределенности останется. Лучшее прогнозирование ветра поможет снизить краткосрочную неопределенность, но долгосрочные колебания ветровой мощности неизбежны. Столкнувшись с этой неопределенностью, диспетчеры электроэнергии не могут зависеть от ветра для генерации базовой нагрузки. Когда будет доступна энергия ветра, они могут использовать ее для вытеснения других типов генерации.Если это не так, они должны ввести в эксплуатацию другие заводы. Ситуация …
Clipper Windpower Vestas Wind Systems Western Wind Energy варьируется от крупнейших в мире энергетических компаний, таких как испанские коммунальные предприятия Iberdrola и Acciona и FPL Америки, до индивидуальных предпринимателей. И новые участники приходят так быстро, как только можно арендовать землю и поставить турбины. Кроме того, есть производители компонентов, которые поставляют в промышленность все, от углеродного волокна для лопаток турбин, до специализированной электроники и услуг по управлению информацией.Здесь снова формируются новые компании, а частные компании выходят на биржу, поэтому предложение интересных, пока еще не получивших широкого распространения, акций ветроэнергетики будет продолжать расти в течение многих лет (см. Таблицу 5.1).
Ветровой энергии есть что порекомендовать. Она возобновляемая, а запасы энергии практически бесконечны. Кроме того, ветряные электростанции обладают рядом преимуществ. Турбины не требуют технического обслуживания в течение длительного срока службы. Для обслуживания крупномасштабной ветряной электростанции требуется очень мало труда. Энергия ветра распределяется в том смысле, что ее можно создавать повсюду, а не централизованно.Экономика не страдает, когда турбины строятся далеко друг от друга (кроме проводки). Это также увеличивает разнообразие энергоснабжения страны.
При наличии достаточной установленной мощности ветра ветер и другие возобновляемые источники энергии с прерывистым режимом работы могли бы легко обеспечить 30 процентов мощности электрической сети без накопления энергии и гораздо большую долю пропускной способности сети, если бы было предусмотрено накопление. Согласно европейским исследователям, не существует абсолютных физических ограничений на долю ветрового проникновения в большой энергосистеме.13 Однако, поскольку ветровая энергия (и другие возобновляемые источники возобновляемой энергии) имеют более низкий коэффициент мощности, чем ископаемые и атомные электростанции, ветровые мощности должны быть установлены в два или два с половиной раза больше мощности традиционной генерации, чтобы обеспечить равный среднегодовой выход энергии. 14 Например, для ветряной электростанции с коэффициентом мощности 30 процентов, равной средней выработке традиционной электростанции, работающей на ископаемом топливе, с коэффициентом мощности 60 процентов, потребуется установить вдвое большую мощность ветровой энергии.Принимая во внимание, что это не изменит нормированную стоимость единицы поставляемой ветровой энергии, это приведет к …
Чтобы в полной мере использовать преимущества ветра, ветряные турбины обычно развертывают группами от двух-трех до нескольких сотен. Эти группы широко известны как ветряные электростанции. Когда они сгруппированы вместе, ветряные турбины обычно расположены на расстоянии от пяти до десяти диаметров ротора друг от друга, чтобы уменьшить взаимодействие между соседними машинами. Даже в этом случае, когда машины работают по ветру друг относительно друга, обычно будет некоторая потеря мощности от турбин по ветру.С учетом этого расстояния ветряная электростанция из двадцати турбин мощностью 500 кВт будет занимать площадь 3-4 км2. Из них только около 1 фактически потребляется турбинами. Остальное можно использовать как сельскохозяйственные угодья. Электроэнергия от ветряной электростанции должна подаваться в местную сеть. Обычно для этого требуется подстанция. Для небольшой ветряной электростанции мощностью менее 100 МВт может быть выполнено подключение к местной распределительной системе. Более крупные объекты, такие как морские фермы, могут иметь мощность в несколько сотен мегаватт, как часто бывает у небольших ветряных электростанций…
Энергия ветра – это одна из технологий возобновляемой энергетики, успешно разработанная инженерами-механиками. В 1970-х годах ветряные и фотоэлектрические системы начинали свое существование почти на одной основе, только по несколько экспериментальных систем для каждой из них было установлено по всему миру. Сегодня существует примерно в 10 раз больше ветроэнергетических систем, чем фотоэлектрических систем, установленных 50 000 МВт ветряных систем по сравнению с 5 000 МВт фотоэлектрических систем. Почему ветроэнергетические технологии смогли превзойти фотоэлектрические системы? Одна из причин заключалась в том, что ветроэнергетические компании смогли быстро продемонстрировать экономию производства, как только появилась рыночная возможность.Штат Калифорния предлагал долгосрочные стандартные контракты с офертой с 1985 по 1989 год на закупку электроэнергии в течение 20 лет у крупномасштабных проектов возобновляемой энергетики. Эти долгосрочные контракты во многом напоминали успешные европейские зеленые тарифы. Солнечные концентраторы, вырабатывающие тепло для привода электрогенераторов, называемые системами концентрирования солнечной энергии (CSP), также воспользовались преимуществами …
С тех пор, как современная ветроэнергетика начала развиваться, главный вопрос, на который ей приходилось отвечать, – это вопрос стоимости.Может ли ветроэнергетика конкурировать с традиционными формами производства электроэнергии В Европе развитие ветроэнергетики происходило медленнее, но в середине 1990-х гг. Оно прочно закрепилось за Данией и Германией, которые были ее наиболее восторженными сторонниками, за которыми следовала Испания. Однако и здесь государственные стимулы способствовали развитию ветроэнергетики. Рынок ветроэнергетики снова начал расти в США в конце 1990-х годов, чему способствовали как стимулы, так и правила, которые требовали от коммунальных предприятий некоторых штатов обеспечивать часть своей электроэнергии из возобновляемых источников.Непрерывное развитие с начала 1980-х годов привело к быстрому падению стоимости ветряных турбин в 1980-х и начале 1990-х годов. По оценке Всемирного банка, в период с 1985 по 1994 год затраты на ветроэнергетику упали на 60-70%. Хотя цены все еще падают, …
Необходимость землепользования и согласованные кампании по предотвращению строительства ветряных электростанций вынуждают разработчиков ветряных электростанций в Западной Европе задуматься о строительстве ветряных электростанций на море. Оффшорное ветровое земледелие имеет ряд существенных преимуществ.Ветровой режим более предсказуем и надежен. Турбулентность ниже, поэтому ветряные турбины должны работать дольше, а ветряные электростанции можно размещать достаточно далеко от берега, чтобы сделать их практически невидимыми. На морских объектах также есть возможность строительства ветряных электростанций мощностью от 1000 МВт и более. Против этого основным препятствием является стоимость. Строительство ветряной электростанции на берегу стоит от 40 до 100 больше, чем строительство аналогичной фермы на суше. Затраты на обслуживание тоже выше. Однако более высокие скорости ветра, доступные на море, означают, что производительность на море будет выше.Основные дополнительные затраты – на строительство фундамента ветряной турбины. Это может стоить до 25 от общей стоимости установки на море. На суше, скорее всего, будет 16 или меньше. Сетка …
Исторически ветроэнергетика могла занимать лишь очень небольшие рыночные ниши. Ветряные мельницы, перекачивающие воду на западных ранчо, выполняли жизненно важную функцию, которую нельзя было заполнить никаким другим способом, но никогда не было крупномасштабной перекачки воды с использованием энергии ветра. А ветряные мельницы очень локализованы в том смысле, что вырабатываемая ими энергия обычно доступна только на приводном валу.Ветряные мельницы, используемые для измельчения зерна, работали только на месте. Не было возможности хранить энергию и не было возможности ее транспортировать (в отличие от ископаемого топлива, которое легко транспортировать). Однако, когда электроэнергия стала возможной благодаря развитию технологий турбин и генераторов, объем рынков значительно расширился. Теперь энергия ветра – это не только реальный вариант для индивидуального использования, но и реальный вариант для крупномасштабного производства энергии.
Малая ветроэнергетика получила распространение благодаря законам о чистых счетчиках, а также налоговым льготам и кредитам.Без чистого измерения, также называемого интертией, экономика ветроэнергетики в большинстве случаев была бы безнадежной. Чистый учет, продажа избыточной энергии обратно коммунальному предприятию, отлично подходит для экономики ветроэнергетики, потому что каждая ветровая система имеет определенную максимальную мощность, определяемую общим количеством ветра, который проходит мимо турбины в данный день. В то время как максимальная производительность зависит от ряда факторов в тихий день, производительность системы намного меньше, чем в ветреный день, например, потребление регулируется просто в зависимости от того, что вам нужно и что вы хотите.В типичном домашнем хозяйстве пик потребления энергии приходится на утро и вечер, а пик выработки ветра приходится на послеобеденное время, когда ветер дует сильнее всего. С ветроэнергетической системой, подключенной к сети, вы можете использовать столько энергии, сколько вам нужно, а ваша ветровая система просто вносит свой вклад, когда это возможно. Все, что вы не используете от ветряной системы, продается обратно коммунальному предприятию. В …
Технология ветроэнергетики уже достаточно развита и позволяет производить электроэнергию практически на выгодных условиях. Современные машины могут развивать мощность от 1 до 1.От 25 до 2,5 МВт. Роторы машин мощностью 2,5 МВт имеют размах до 80 м 59. Практически все мощные ветряные турбины имеют трехлопастный ротор, который обеспечивает более высокий КПД, чем двухлопастные роторы, не усложняя конструкцию ветряной турбины. Энергия ветра практически конкурентоспособна, себестоимость производимой электроэнергии составляет около 50 МВтч. Главный недостаток ветровой энергии заключается в том, что она непостоянна и не может быть изменена в соответствии со спросом. Прерывистая работа должна компенсироваться сетью, которая ограничивает долю электроэнергии, которая может поставляться с помощью энергии ветра.В будущем цена на ископаемое топливо вместе с ограничениями на выбросы CO2 должны сделать ветроэнергетику более конкурентоспособной. В последнее время развитие ветроэнергетики, особенно в Европейском Союзе, составило …
Разрешение на использование проектной территории для строительства всех объектов, необходимых для долгосрочного коммерческого проекта ветроэнергетики, включая строительство турбин, подъездных дорог, распределительных линий и сопутствующих объектов. Грант разрешает использование разумного количества земли, необходимой для полномасштабный проект ветроэнергетики в будущем. Грант включает исключительное право использовать проектную площадку для проектов ветроэнергетики в течение срока действия гранта, но получатель гранта должен подать заявку на грант на разработку проекта, если он решит разработать проект. Грант включает в себя исключительное право на использование участка проекта для проектов ветроэнергетики в течение срока действия гранта, но может потребовать, чтобы разработчик разрешил публичный доступ к сайту в целях информирования общественности и образования. BLM сохраняет за собой право использовать землю для совместимых целей при условии исключительного права получателя гранта. для ветроэнергетического проекта BLM оставляет за собой право использовать землю для совместимых целей, при условии исключительного права получателя гранта на ветроэнергетический проект ct As…
В девятнадцатом веке пилотируемые воздушные шары пытались измерить температуру в верхних слоях атмосферы, но оборудование, как правило, не подходило для этой цели. Измерения воздушных змеев были обычным явлением в 1890-х годах. Во время и после Первой мировой войны измерения температуры и ветра с помощью воздушных шаров, воздушных змеев и самолетов были собраны в нижних нескольких километрах атмосферы. Предшественники современного радиозонда, который включает в себя комплект датчиков давления, температуры и влажности, подвешенных под водородным баллоном и передающих радиосигналы измерений во время его всплытия, были независимо разработаны во Франции, Германии и СССР и впервые использовались примерно в 1929-1930 гг.Зондирование начали проводиться на расстоянии примерно от 3 до 4 км, в основном в Европе и Северной Америке, в 1930-х годах, и радиозонд широко использовался во время и после Второй мировой войны. Он был усовершенствован в конце 1940-х годов, когда радиолокационное слежение за воздушным шаром позволило рассчитать скорость ветра на высотах и …
Как и многие другие источники энергии воды, энергия ветра также косвенно образуется из солнечной энергии. Солнечное излучение вызывает эффекты дифференциального нагрева и давления в атмосфере, формируя ветровые течения и погодные условия.Дифференциальный нагрев ландшафтов и океанов позволяет в определенных районах мира постоянно быть ветреными. Кинетическая энергия ветра может быть преобразована в механическую энергию с помощью ветряных турбин и использоваться для выработки электроэнергии. Концепция ветряной турбины такая же, как у водяных или газовых турбин, но конструкция отличается, чтобы использовать аэродинамические свойства ветра. Несмотря на то, что существует множество различных конструкций ветряных турбин, два основных типа коммерчески производятся горизонтальными и вертикальными (ось вращения которых вертикальна).Значительные отрасли ветроэнергетики находятся в Калифорнии, Дании и Великобритании. В штате Калифорния насчитывается более 15 500 действующих ветряных турбин с генерирующей мощностью 16 200 МВт. В Дании …
Ветер дует повсюду на планете. Вы можете подумать, почему бы не использовать его для питания зданий. Как правило, для коммерческих приложений требуется средняя годовая скорость ветра 11 миль в час, тогда как более низкие скорости ветра могут использоваться для перекачки воды и зарядки аккумуляторов.Большинство городов не строятся в местах, где средняя скорость ветра (каждый час в году) составляет 11 миль в час, что на самом деле не очень удобно. Таким образом, лучшие ветровые ресурсы расположены вдали от городов, а наиболее рентабельная ветровая энергия исходит от крупных ветряных электростанций, которые направляют вырабатываемую энергию в электрическую сеть. На хорошей площадке с современным оборудованием стоимость энергии ветра составляет от 5 до 8 центов за киловатт-час, что вполне конкурентоспособно по сравнению с большинством новых источников энергии.165 Фактически, энергия ветра является крупнейшим источником новой возобновляемой энергии в США, с почти 2500 мегаватт (МВт) мощности будут введены в эксплуатацию и введены в энергосистему страны только в 2006 году, что представляет собой инвестиции в размере 4 миллиардов долларов….
В этом контексте «малые» означают ветряные машины, мощность которых варьируется от нескольких ватт до 20 кВт. Машины мощностью от 1 до 5 кВт могут использоваться для обеспечения постоянного (DC) или переменного тока (AC). Они в основном предназначены для бытового использования и часто используются для зарядки аккумуляторов. Машины большего размера подходят для коммерческих промышленных зданий и групп домов. Образцы ветров в застроенной среде сложны, поскольку воздух проходит над зданиями, вокруг них и между ними. Соответственно, введенный в эту среду ветрогенератор должен быть в состоянии справиться с высокой турбулентностью, вызванной зданиями.В таких условиях предпочтение отдается машинам с вертикальной осью, а не горизонтальным версиям, которые получили распространение в ветряных электростанциях. Это связано с тем, что вертикальные версии могут работать при более низких скоростях ветра и испытывают меньшую механическую нагрузку из-за турбулентности. Кроме того, машины с горизонтальной осью, установленные на крышах, имеют тенденцию передавать вибрации через конструкцию зданий ….
Международная коалиция дикой природы, Организация по охране океана, Общество защиты животных и Альянс в защиту Нантакетского пролива недовольны.Жители Виноградника Марты и острова Нантакет недовольны. Нимби, не у меня на заднем дворе, создал маловероятную коалицию защитников окружающей среды и изогнутых жителей от порта Хайаннис Кейп-Код до залива Баззардс. В течение многих лет Sierra Club и Greenpeace продвигали ветроэнергетику как способ сокращения или контроля использования ископаемого топлива. Но когда появилось предложение разместить ветряную электростанцию на шельфе в Нантакет-Саунд, между паромными переправами к Мартас-Виньярд и Нантакет, это было слишком много даже для защитников окружающей среды, решительно настроенных против угля, нефти и глобального потепления 7.Объявлена война между Cape Wind Associates из Бостона, которые хотят установить пакет из 130 высоких турбин, взлетающих на высоту 420 футов над уровнем моря, в 6 милях в центре пролива Нантакет, покрывая территорию площадью 24 квадратных мили, в то время как еще одна компания …
Источником неточности многих методов оценки биомассы является сложность отличить живую ткань от неживой. В образцах, содержащих заметные количества неживого органического вещества, есть возможности для большей точности оценок биомассы, основанных на измерениях содержания аденозинтрифосфата (АТФ), поскольку он является составной частью всей живой протоплазмы, но практически отсутствует в мертвых клетках.Этот метод измеряет количество света, излучаемого при добавлении АТФ к соответствующему препарату люциферина и люциферазы. Калиброванный по известному количеству АТФ, метод может измерять очень небольшие количества АТФ, если используются трубки фотоумножителя. Для исследования планктона необработанные образцы морской воды фильтруются для сбора твердых частиц, которые затем подвергаются химической обработке для извлечения АТФ. Этот экстракт можно хранить в замороженном виде в течение нескольких месяцев без потери активности до измерения.
Ветряная электростанция или ветропарк – это набор ветряных турбин.Площадь ветряной электростанции зависит от радиуса R лопастей ротора (Рисунок 5-3). У ветряной турбины должно быть достаточно места вокруг стойки, чтобы вентилятор лопасти ротора мог смотреть в любом направлении. Минимальное расстояние между стойками двух эквивалентных ветряных турбин должно быть 2Reff, чтобы избежать столкновений между лопастями ротора. Если мы рассмотрим аэродинамику ветрового потока, который является фактором, определяющим расстояние между турбинами, то расстояние между турбинами в ветроэлектростанции увеличивается как минимум в 5-10 раз от диаметра ротора 2 Р. Соренсен, 2000, стр. 435 позади плоскости лопасти ротора. .Дополнительное расстояние между стойками предназначено для минимизации турбулентности между ветряными турбинами и обеспечения возможности восстановления ветрового потока в исходное невозмущенное состояние после того, как он проходит мимо одной турбины на пути к следующей турбине. Расстояние между ветряными турбинами является важным фактором при определении площади поверхности или занимаемой площади, необходимой для ветряной электростанции ….
Как и гидроэнергетика, энергия ветра имеет долгую и успешную историю. Самая ранняя известная запись принадлежит герою Александрии, описавшему ветер. Новое применение энергии ветра, разработанное с изобретением ветряного насоса, впервые широко использовалось фермерами в США.С середины девятнадцатого века и далее классическая решетчатая металлическая башня, несущая ротор с железными лопастями в форме лепестков, пересекла Америку, а затем путешествовала по миру. В начале двадцатого века было проведено несколько важных экспериментов с использованием ветра для выработки электроэнергии, особенно в США и Дании. Они не смогли привлечь всеобщего внимания. Наконец, именно во время нефтяного кризиса начала 1970-х годов современный интерес к ветряным турбинам сформировался.Основными центрами развития были США, особенно Калифорния, и Дания. С этого периода постепенно сформировалась основная система преобразования энергии ветра для выработки электроэнергии. Сегодня базовая система начинается с большого …
Современные ветряные турбины подразделяются на турбины с горизонтальной осью или турбины с вертикальной осью. Турбина с вертикальной осью имеет лопасти, которые вращаются вокруг вертикальной оси, и ее внешний вид можно сравнить с взбивателем для яиц. Турбина с горизонтальной осью имеет лопасти, которые вращаются вокруг горизонтальной оси (см. Рисунок 5-1).Горизонтально-осевые турбины – самые распространенные турбины, которые используются сегодня. Типичная турбина с горизонтальной осью состоит из ротора с двумя или более лопастями, прикрепленного к кабине машины, установленной на стойке, установленной на фундаментном блоке. В кабине машины находится генератор, прикрепленный к ветряной турбине. Лопасти ротора могут вращаться в вертикальной плоскости, а кабина машины может вращаться в горизонтальной плоскости. Если скорость вращения кончика лопасти ротора достаточно высока, это может быть смертельным для птиц, попадающих в зону вентилятора лопасти ротора.Эту опасность для окружающей среды можно свести к минимуму, выбрав места для ветряных турбин, исключающие миграцию. Другой способ …
BIA работает с племенами над развитием возобновляемых источников энергии на племенных землях. BIA профинансировал технико-экономические обоснования и экономические оценки ветроэнергетики, которые указывают на высокий потенциал ветровой энергии в 93 резервациях, расположенных в Калифорнии, Нью-Мексико, Неваде, Юте, Вайоминге, Аризоне, Монтане, Северной Дакоте, Миннесоте и Висконсине. BIA использует недавнее исследование Управления энергетической информации «Потребление энергии и потенциал развития возобновляемых источников энергии на индийских землях» на уровне резервирования для оценки конкретных возможностей получения экономической выгоды от развития возобновляемых источников энергии.
В некоторых штатах законодательный орган штата предоставил единому агентству основную юрисдикцию для принятия решений о размещении проектов ветроэнергетики. В этих штатах специальное агентство курирует все вопросы, связанные с размещением новых объектов генерации энергии, позволяя другим государственным агентствам участвовать в качестве заинтересованных сторон. Примеры этих типов агентств включают комиссии по коммунальному хозяйству, государственные комиссии по размещению или природоохранные агентства. В разделе «Ресурсы» представлен список государственных агентств, имеющих право размещения.Процесс рассмотрения в первичном агентстве может включать подробные судебные слушания, в ходе которых поверенные и свидетели-эксперты предоставляют информацию по многочисленным вопросам. Этот подробный обзор может включать в себя обзор воздействия на окружающую среду, заменяющий обзор в рамках государственной небольшой программы NEPA (см. Раздел 4.2.3). В Огайо право выбора площадки принадлежит Совету по размещению электроэнергии штата Огайо для ветроэнергетических проектов с генерирующей мощностью более или равной 50 МВт или линии электропередачи …
Объем экологической оценки, необходимой во время проверки NEPA, варьируется в зависимости от значимости потенциальных воздействий, связанных с проектом.Для ветроэнергетических проектов, расположенных не на федеральных землях, комплексные экологические обзоры чаще всего проводятся в рамках процесса выдачи разрешений на уровне штата или местного уровня, а не в рамках проверки NEPA федеральным агентством (Раздел 4.2 и Раздел 4.3). Ветроэнергетические проекты в западной части США подвергаются всестороннему анализу NEPA чаще, чем в восточной части, из-за большего количества федеральных земель, доступных для разработки. Хотя федеральные обзоры ветровых проектов обычно состоят из консультаций или разрешений, которые не требуют подготовки объемных документов по экологической оценке, действия, которые могут вызвать всеобъемлющий обзор NEPA, включают: Для ветровых проектов, которые не расположены на федеральных землях, наиболее часто проводятся комплексные экологические обзоры. скорее как часть государственных или местных разрешительных процессов…
Некоторые основные аспекты развития ветроэнергетических проектов подпадают под действие Закона о защите орла. Консультации и выдача разрешений могут происходить одновременно с обзором FWS воздействия предлагаемых действий на охраняемые виды в рамках ESA. Разрешение на захват гнезда беркута можно получить для получения разрешения на перемещение гнезда беркута с целью предотвращения нанесения вреда гнезду или яйцам. Тем не менее, Закон о защите орла представляет собой статую строгой ответственности и не предусматривает разрешений на случай случайного воздействия проектов ветроэнергетики.
Изменение среды обитания – широкий термин, включающий в себя множество видов изменений среды обитания. В этом контексте изменение определяется как любое изменение биологических характеристик среды обитания, которое поддерживает определенное сообщество видов. Изменение может иметь положительный, отрицательный эффект или не повлиять на конкретный вид. Примеры изменения среды обитания в результате проектов в области ветроэнергетики включают изменения в растительных сообществах в результате вторжения сорняков, учащение лесных пожаров, преобразование среды обитания, усиление вмешательства человека из-за изменений доступа и фрагментация.Фрагментация среды обитания происходит, когда большие сплошные блоки среды обитания превращаются в более мелкие участки, разделенные проектными дорогами и объектами. Масштаб фрагментации и толерантность вида (или даже местных жителей) определяют серьезность эффекта. Последствия изменения и фрагментации могут варьироваться от отсутствия воздействия на некоторые виды до сокращения местных популяций и исчезновения вида с участка …
Овцы пасутся возле ветряного проекта Шайло в округе Солано, Калифорния.Фото любезно предоставлено PPM Energy. Овцы пасутся возле ветряного проекта Шайло в округе Солано, Калифорния. Фото любезно предоставлено PPM Energy. есть опасения по поводу ветроэнергетического проекта, эти опасения обычно связаны с одной или несколькими проблемами окружающей среды или землепользования. В этом разделе обсуждается роль разработчика в общении с различными аудиториями, как передать сообщение, а также когда и где проводить общественные мероприятия. Знайте, что ваша аудитория является ключом к любому этапу выбора места и разрешения. Независимо от того, сталкивается ли застройщик с регулирующим органом, соседями или СМИ, важно эффективно общаться с теми, кто заинтересован в проекте.Наиболее успешными проектами в области ветроэнергетики являются те, в которых все заинтересованные стороны испытывают чувство сопричастности и полномочий. Задача состоит в том, чтобы продвигать эту инклюзивность, чтобы получить союзников, не теряя контроля над процессом и посланием разработчика. В процессе размещения …
Метеорологические башни или системы измерения ветра включают в себя три основных компонента: 1) анемометры, которые представляют собой датчики, измеряющие скорость и направление ветра, 2) регистратор данных и 3) метеорологическую мачту.Эти башни также могут быть оснащены датчиками для измерения температуры и давления. Метеорологические башни могут иметь стальную трубчатую или решетчатую конструкцию, а также могут быть отдельно стоящими или с оттяжками. Эти башни могут быть временными для оценки ветровых ресурсов до разработки проекта или постоянными для помощи в эксплуатации объекта путем передачи информации о скорости и направлении ветра на каждую ветряную турбину и на объект управления. Для установки метеорологической башни часто требуются разрешения, которые отличаются от разрешений, необходимых для строительства и эксплуатации ветроэнергетического проекта.2.3 Строительство ветряной электростанции Строительство ветровой электростанции включает в себя гораздо больше, чем просто установку турбин. Земля должна быть временно расчищена и отсортирована под строительный трейлер, складскую площадку и …
Часто ключом к достижению соглашения с местными должностными лицами по вопросам размещения и различных других локальных воздействиях проекта, независимо от их конкретного процесса утверждения, используемого такими должностными лицами, является размер и форма ежегодной общественной компенсации, которая будет получена от разработчика проекта, владельца. , или оператор.Практически все объекты ветряных электростанций будут облагаться налогом на имущество и будут облагаться налогом более чем от одного местного налогового органа (например, города, школьной системы, округа). Поскольку обязательство по налогу на имущество может быть достаточно значительным, чтобы отрицательно повлиять на экономику проекта и поставить под угрозу финансовую жизнеспособность проекта (влияя на решение о строительстве), большинство разработчиков стремятся заключить соглашение с местными налоговыми органами о сокращении этого налогового обязательства, часто называемого платежом Соглашение о налогах вместо налогов (ПИЛОТ). Установив фиксированный набор платежей в течение определенного длительного периода времени в соглашении PILOT, разработчик (и финансисты проекта) будут уверены в известных долгосрочных расходах…
Защита от ударов молнии встроена в электрические системы всех ветроэнергетических проектов. Для определения систем микроволновой связи федерального правительства необходимы консультации с федеральными агентствами, такими как Национальное управление телекоммуникационной информации (NTIA) и Национальная метеорологическая служба (раздел 4.1.6). NTIA ведет секретную базу данных, Государственный мастер-файл (GMF), который содержит все государственные телекоммуникационные системы. NTIA уведомляет федеральные агентства, эксплуатирующие телекоммуникационные системы в районах, прилегающих к объектам ветроэнергетики.Этот метод уведомления состоит из отправки карт объектов и письма с описанием проекта ветроэнергетики и используемых турбин, включая местонахождение турбин, если они известны. NTIA рассылает письмо Межведомственному консультативному комитету по радиосвязи (IRAC), в состав которого входят правительственные агентства, эксплуатирующие телекоммуникационные или радиолокационные системы. Эти агентства обычно включают FAA, DOD, Департамент …
Воздействие наземного транспорта и движения транспорта, связанное с проектами ветроэнергетики, обычно включает воздействия на саму транспортную систему (например,g., физические свойства дорожной системы) и влияние на движение, использующее транспортную систему. Такие воздействия почти полностью возникают в период строительства. Исследования, проведенные в Соединенном Королевстве и других странах, показывают, что, хотя ветряные турбины могут создавать помехи для радаров, существуют технические решения, которые можно реализовать и изучить в дальнейшем. Например, Британская ассоциация ветроэнергетики провела в 2003 году исследование под названием «Возможность смягчения воздействия ветряных электростанций на первичный радар».
13 мая 2003 г. FWS в рамках DOI выпустил Временное руководство по предотвращению и минимизации воздействия ветряных турбин на дикую природу (Временное руководство). FWS заявил о своем намерении оценить руководство в течение двухлетнего периода. 8 декабря 2003 г. AWEA представила FWS комментарии к Временным руководящим принципам. AWEA отметила, что отсутствие консультаций с ветроэнергетикой до выпуска руководства привело к появлению документа, который имеет технические недостатки, содержит неточные предположения и призывает к уровню регулирования, несоразмерному влиянию ветра на дикую природу, особенно по сравнению с воздействием. от других видов деятельности.Кроме того, хотя Временные руководящие принципы являются добровольными, AWEA отметила, что агентства по выдаче разрешений по всей стране начали применять руководство в соответствии с необходимой процедурой. AWEA призвал FWS участвовать в диалоге с ветроэнергетикой, предоставляя возможность обмениваться исследованиями и информацией о потенциальных эффектах проектов в области ветроэнергетики …
Во время строительства ветроэнергетического объекта общее разрешение на проведение ливневых вод для строительных работ (CGP) NPDES требуется для любого нарушения земель, равного или превышающего 1 акр (включая небольшие участки, которые являются частью более крупного общего плана застройки).Сюда входят работы по расчистке, сортировке и раскопкам. В областях, где EPA является органом, выдающим разрешения, оператор должен соблюдать CGP EPA. Оператор – это организация (например, владелец, генеральный подрядчик или субподрядчик), которая имеет операционный контроль над планами строительства или повседневной деятельностью на объекте. Разрешения на ливневые стоки для промышленной деятельности – в дополнение к разрешению на ливневые стоки для строительных работ, некоторым объектам ветроэнергетики может потребоваться разрешение на ливневые стоки для промышленной деятельности.Хотя правила EPA в настоящее время не требуют разрешения на промышленные ливневые стоки для производства ветровой энергии, во многих штатах, реализующих программу NPDES, требуются все объекты по производству электроэнергии …
В Нью-Йорке для ветроэнергетических проектов коммерческого масштаба обычно необходимо подготовить заявление о воздействии на окружающую среду в соответствии с законодательством штата. В штатах с таким законодательством не каждый проект подлежит небольшой проверке NEPA. Например, в некоторых штатах экспертиза воздействия на окружающую среду заменяется процессом обзора, применяемым к объектам производства, присоединения и / или передачи энергии.Однако в других местах процедуры оценки воздействия на окружающую среду применяются независимо от конкретной энергетической экспертизы. Разработчики должны изучить применимые законодательные и нормативные акты, чтобы определить, вызывает ли их проект какие-либо юрисдикционные пороги или критерии. Возможность неблагоприятного воздействия, связанного с предлагаемым проектом, скорее всего, будет определять объем необходимой экологической экспертизы. Например, размещение ветроэнергетического проекта коммерческого масштаба на охраняемых ресурсных территориях или рядом с ними может потребовать подробных исследований, документирующих потенциальные воздействия и меры по смягчению.Таких исследований можно …
Многочисленные программы государственного регулирования, вероятно, будут инициированы предложенным проектом ветроэнергетики. Хотя такие программы часто отражают, реализуют (посредством делегированных полномочий) или дополняют аналогичные федеральные законы, версия для штата обычно более строгая, чем ее федеральный аналог. В ветроэнергетических проектах обычно встречается одна или несколько из следующих нормативных программ. Этот список не является исчерпывающим, и при планировании проекта для разработчика очень важно определить любые потенциально применимые программы государственного регулирования и понять процесс получения необходимых разрешений.
Как указано выше, важно различать разрешительные требования для метеорологической башни и фактических ветряных турбин и оборудования, составляющих действующий проект ветроэнергетики. Часто метеорологическая башня может быть разрешена как временное сооружение, аксессуар или вспомогательное оборудование для существующего использования в собственности или как научное устройство. В зависимости от правил зонирования, разработчик энергии ветра может стремиться к тому, чтобы турбины считались вспомогательными или вспомогательными, особенно если землевладелец продолжает использовать подстилающую землю для жизнеспособного использования, такого как сельское хозяйство.В некоторых случаях предлагаемое место для проекта ветроэнергетики находится в пределах или в непосредственной близости от более чем одного муниципалитета. В зависимости от государственных и местных требований, прилегающие общины могут нуждаться в уведомлении о запросах на облегчение зонирования из-за их потенциальной заинтересованности в предлагаемой ветровой установке. Например, даже если проект находится только в одном городе, он может быть виден из другого города ….
После подачи официального заявления о зонировании местные законы и законы штата, как правило, требуют уведомления общественности и поддержки, а также возможности для общественного обсуждения с последующим публичным слушанием или серией слушаний.По завершении общественных слушаний правление или комиссия обычно выносят письменное решение, одобряя или отклоняя предложенный проект. Как отмечалось выше, разработчик ветроэнергетического проекта должен проконсультироваться с местным юристом относительно применимых требований об уведомлении общественности. Несоблюдение всех применимых требований к публичному уведомлению может поставить под угрозу приложения разработчика для утверждения.
Потенциальное предотвращение ветровых проектов крупными животными, такими как олени и лоси, было проблемой государственных и федеральных агентств по охране дикой природы.Теоретически ветряные электростанции могут мешать перемещению диких животных, особенно во время миграций. Например, возможно, что стадные животные, такие как лоси, олени и вилорогие, могут пострадать, если ряды турбин будут размещены вдоль путей миграции между зимним и летним ареалом или в местах отела. Исследования, проведенные в Foote Creek Rim в Вайоминге, не зафиксировали никаких измеренных эффектов вытеснения вилорогих, которые используют этот участок круглый год (Johnson et al., 2000), а исследование лосей в Оклахоме не показало никаких побочных эффектов (Walter et al.2006 г.). Воздействие энергии ветра на оленей и лосей подробно не исследовалось. Исследования на нефтегазовых объектах в Вайоминге документально подтвердили перемещение и сокращение численности оленей среди местного населения (Sawyer et al. 2006a, b). Департамент рыб и дикой природы штата Орегон проводит радио-отслеживающее исследование исследования Оклахомы, которое …
Как обсуждалось в Разделе 4.1.4.1, в соответствии с федеральным CWA для определенных видов деятельности на водно-болотных угодьях и в водоемах требуется сертификация качества воды согласно Разделу 401 штата.Раздел 401 CWA дает штатам и племенам право проверять проекты, требующие федеральных лицензий или разрешений и которые могут привести к сбросу в воды штата или племен, включая водно-болотные угодья. Для ветроэнергетического объекта такое федеральное одобрение может включать разрешение USACE в соответствии с разделом 404 CWA или разделом 10 Закона о реках и гаванях. Цель обзора Раздела 401 – убедиться, что проект будет соответствовать стандартам качества воды штата или племени, а также другим соответствующим требованиям законодательства штата или племени.
Разработчики ветровой энергии должны ознакомиться с применимыми государственными программами защиты водно-болотных угодий, чтобы гарантировать, что регулируемые государством водно-болотные угодья определены и должным образом разграничены в соответствии с применимыми протоколами и получены необходимые разрешения. Что касается палеонтологических ресурсов, разработчики ветровой энергии должны определить, существуют ли такие ресурсы в пределах предлагаемой проектной территории, и если да, то регулируются ли они на государственном уровне. Если правила существуют, разработчикам следует проконсультироваться с регулирующим органом, чтобы определить, какие виды деятельности могут потребоваться.Некоторые требования включают проведение обследований до разработки окончательного дизайна проекта, рассмотрение вопроса о предотвращении неблагоприятных последствий и / или действий после непредвиденного обнаружения окаменелостей во время строительства. В разделе 5.6 обсуждается анализ воздействия и смягчение последствий в отношении палеонтологических ресурсов.
Ветроэнергетические проекты часто строятся на действующих сельскохозяйственных землях. Чтобы обеспечить совместимость несельскохозяйственных видов использования с сельскохозяйственными операциями, некоторые штаты разработали соответствующие программы регулирования и политику смягчения последствий.Например, в штате Нью-Йорк Закон о сельском хозяйстве и рынках предотвращает необоснованные ограничения со стороны местных органов власти на землепользование в сельскохозяйственных районах, за исключением случаев, когда можно доказать, что общественному здоровью или безопасности угрожает опасность. Ветряная электростанция Марс-Хилл в округе Аростук, штат Мэн. Фото любезно предоставлено UPC Wind. Ветряная электростанция Марс-Хилл в округе Аростук, штат Мэн. Фото любезно предоставлено UPC Wind.
В дополнение к вышеупомянутым нормам, ветроэнергетический проект может подпадать под действие множества дополнительных государственных регулирующих программ.Хотя такие вопросы часто подпадают под юрисдикцию штата, в некоторых случаях полномочия делегируются местным органам власти. Например, вопросы, связанные с транспортировкой турбин и доступом на площадку, могут потребовать специальных разрешений государственных автомобильных дорог или транспортных ведомств. Могут потребоваться разрешения на вырубку бордюров, а также могут потребоваться отдельные разрешения для удаления определенных деревьев или проведения улучшений вдоль живописных дорог. Другие требования могут включать разрешение на использование бывшей железнодорожной собственности или полосы отвода, разрешения на установку колодцев, выдачу уведомления до начала работ по сносу, соблюдение государственных строительных норм и экологического контроля во время строительства.Департамент сельского хозяйства и рынков Нью-Йорка разработал руководящие принципы по смягчению воздействия ветровой энергии на сельское хозяйство, чтобы облегчить процесс обзора.
Постоянное нарушение минимально возможной площади поверхности сводит к минимуму прямые потери среды обитания. Воздействие на естественную растительность можно свести к минимуму, настроив ветровой проект так, чтобы привести к потере наименьшего количества местной растительности, насколько это возможно. В большинстве случаев воздействия на охраняемые виды растений или небольшие и уникальные растительные сообщества можно избежать или минимизировать путем тщательного планирования и строительства проекта.Меры по смягчению, такие как сегрегация и хранение верхнего слоя почвы, разуплотнение почвы и замена верхнего слоя почвы, сведут к минимуму потерю местной растительности и среды обитания. Новые популяции также могут быть созданы путем сбора семян и посадки или осторожного
Ввиду своей важности поверхностные воды и водно-болотные угодья подлежат специальной защите на федеральном уровне, уровне штата и на местном уровне, как описано в Разделе 4.1.4. Как и в случае с проектами развития в целом, объекты ветроэнергетики могут привести к неизбежному воздействию на регулируемые поверхностные воды и водно-болотные угодья и потребуют специальных разрешений и особых условий для минимизации воздействия на окружающую среду.Неизбежные воздействия могут также потребовать создания новых водно-болотных угодий в качестве компенсации, что дополнительно обсуждается в разделе «Снижение воздействия».
Оценка эстетических или визуальных ресурсов, поддерживающая размещение и развитие ветряной электростанции, должна содержать фундаментальные компоненты, необходимые для определения и оценки потенциала визуальных воздействий. Эти базовые компоненты включают визуальные аналитики, которые обычно определяют видимость объектов проекта посредством трехмерного анализа местности изучаемой области и физических размеров объектов проекта (в первую очередь ветряных турбин).Это позволяет идентифицировать области, в которых зрители могут реагировать на визуальный контраст, создаваемый проектом, и области, в которых ландшафт и растительность будут блокировать или закрывать виды на объекты проекта. Использование предварительного моделирования гипотетического ветрового проекта в типичном месте на западе между горами. Моделируемые турбины находятся на расстоянии примерно 1,75–3 миль от наблюдателя. Моделирование любезно предоставлено Tetra Tech EC, Inc. После определения визуального контраста проекта выполняется анализ воздействия…
Культурные ресурсы на предлагаемых участках ветряных электростанций или рядом с ними могут быть археологическими, архитектурными или другими ресурсами, которые включают, помимо прочего, объекты, участки, здания, сооружения и традиционные культурные места. В общем, археологические и архитектурные культурные ресурсы могут быть связаны либо с доисторическими (до письменных записей), либо с историческими (начиная с письменных записей) периодами времени. Традиционные культурные места, как правило, являются объектами культурного
.
Социально-экономические воздействия сложно оценить, поскольку они будут различаться в зависимости от сообщества и региона.Следовательно, разработчик и местные окружающие сообщества должны работать вместе и прийти к соглашению по конкретным проектам смягчения последствий для каждого предлагаемого ветроэнергетического проекта. Важно, чтобы характер и степень социально-экономического развития. Разработчик и местные окружающие сообщества должны работать вместе и прийти к соглашению по конкретным проектам смягчения последствий для каждого предлагаемого ветроэнергетического проекта. Возможность того, что застройщик получит какую-либо компенсацию для принимающего сообщества, часто является важным фактором в достижении соглашения с местными властями.Практически все объекты ветроэнергетики будут облагаться налогом на имущество. В качестве альтернативы разработчики могут попытаться заключить соглашение с местными налоговыми органами, часто называемое ПИЛОТНЫМ соглашением (раздел 4.3.6). Установив фиксированный набор платежей на определенный период времени, разработчик (и финансисты проекта) смогут лучше прогнозировать …
Внеэфирные станции – это телевизионные радиовещательные компании, которые передают сигналы, которые могут приниматься с наземных радиовещательных станций на телеоприемнике.Внеэфирные телевизионные сигналы подвержены искажению из-за отражений от лопаток турбины и ослабления сигнала, проходящего через ветряные турбины. Отражения могут вызвать искажение из-за многолучевого распространения и ореолы. Движение лезвия может привести к изменению контрастности и яркости сигнала. Эти эффекты применяются к телевизионным сигналам с аналоговой модуляцией и не влияют на цифровые сигналы таким же образом. Анализ приема телепередач вне эфира может быть выполнен до разработки проекта, чтобы охарактеризовать уровень базового сигнала и условия приема в районе проекта.Исследование используется для определения потенциальных воздействий от разработки проекта. Степень воздействия будет варьироваться в зависимости от факторов, выявленных в ходе исследования, таких как ранее существовавший уровень сигнала и использование кабельного и спутникового телевидения в …
Средства транспортировки компонентов ветроэнергетического проекта на проектную площадку должны быть определены на раннем этапе процесса разработки, чтобы точно идентифицировать риски, потенциальные воздействия и применимые нормативные требования. Это включает в себя определение происхождения компонентов и наиболее эффективного маршрута к местоположению сайта.Знание происхождения компонентов помогает определить подходящий порт доставки (если он прибывает из международного пункта), а также ближайшую крупную артерию или межгосударственную магистраль, с которой следует начать анализ. Критерий дизайна для автомагистралей и пандусов между штатами, вероятно, будет соответствовать типу негабаритных строительных машин, необходимых для ветряных проектов. После определения основной точки доступа фокус анализа может быть направлен на местоположение сайта. Карта расположения объекта необходима для определения основных маршрутов доступа к объекту, которые будут подвергаться наибольшему влиянию строительных машин.С этим основным …
Данные об объеме движения на дорогах штата, округа и местного значения внутри и вокруг предполагаемого участка ветроэнергетики должны быть доступны в штате или округе. После оценки трафика на месте инженер по транспорту посещает предполагаемую площадку ветроэнергетического проекта для подтверждения анализа. Кроме того, после завершения оценки движения на площадке инженер-транспортник встречается с местными и государственными регулирующими органами, чтобы начать консультации по предлагаемому проекту.
Энергия ветра приносит пользу местному качеству окружающего воздуха и долгосрочному здоровью атмосферы, поскольку производит электричество без выбросов загрязняющих веществ. В отличие от обычных электростанций, работающих на ископаемом топливе, с выработкой энергии ветра не связаны выбросы загрязняющих веществ. В той степени, в которой электричество, произведенное с помощью энергии ветра, заменяет электричество, производимое электростанциями, работающими на ископаемом топливе, выбросы загрязняющих веществ сокращаются, а качество воздуха улучшается. Загрязняющие вещества, которые могут быть уменьшены в результате этого вытеснения энергии, включают в себя загрязнители критериев, регулируемые Законом о чистом воздухе, такие как оксиды азота, диоксид серы, монооксид углерода, твердые частицы и летучий органический углерод, а также загрязнители, не соответствующие критериям, такие как опасный воздух. загрязнители (HAP), включая металлы и другие токсичные соединения.Кроме того, в отличие от производства энергии на ископаемом топливе, энергия ветра не приводит к выбросам парниковых газов (например, углекислого газа), которые обычно считаются основным фактором глобального …
Проанализируйте ветровой ресурс – разработчик изучит доступные данные о ветре, чтобы определить скорость ветра и надежность в пределах предполагаемого участка проекта. Эта информация обычно устанавливается с помощью метеорологических вышек, установленных в рамках проекта, или. Определение экономических показателей проекта – Разработчик определяет критерии экономического успеха и способы достижения этого для проекта.Этот шаг во многом зависит от разработчика и / или бизнес-модели, используемой для разработки ветроэнергетического проекта. Таким образом, в этом справочнике этот компонент процесса разработки не обсуждается. Юридический процесс приобретения прав на землю может варьироваться от штата к штату. Управление исследований и развития энергетики штата Нью-Йорк (NYSERDA) опубликовало руководство по заключению договоров аренды в разделе «Приобретение земли» своего Инструментария по ветроэнергетике. Оцените общественную приемлемость – установление связи с сообществом и понимание уровня общественной приемлемости на территории проекта – это:..
Некоторые федеральные политики содержат директивы и руководства для федеральных агентств и разработчиков ветроэнергетических проектов. 18 мая 2001 г. исполнительный указ 13212 «Действия в отношении нормативных положений, существенно влияющих на поставку, распределение или использование энергии» направил федеральные агентства, участвующие в рассмотрении проектов, связанных с энергетикой, для оптимизации своих внутренних процессов утверждения и учредил межведомственную целевую группу для координации федеральных усилий по ускорению механизмы утверждения. Закон об энергетической политике 2005 года и отчет о национальной энергетической политике 2001 года содержат дополнительные указания для федеральных агентств и разработчиков по содействию развитию внутренних источников возобновляемой энергии.Межведомственные рабочие группы, такие как Федеральное межведомственное сотрудничество в области ветроэнергетики, возникли из таких национальных инициатив, чтобы облегчить координацию между федеральными агентствами, в частности, в отношении ветроэнергетики, и создать информационный центр по ветроэнергетике федерального агентства. Помимо проведения общих …
Bureau of Land Management (BLM), агентство в составе DOI, управляет приблизительно 262 миллионами акров государственных земель в Соединенных Штатах и отвечает за развитие ресурсов ветровой энергии на землях, находящихся под управлением BLM.BLM учредила Программу развития ветроэнергетики. 24 августа 2006 года BLM выпустила свою Политику развития ветроэнергетики (BLM Wind Policy) (меморандум с инструкциями № 2006-216), которая поддерживает развитие ветроэнергетики в приемлемых зонах на управляемых BLM землях и сводит к минимуму потенциальные экологические и социокультурные воздействия. Политики и передовые методы управления (BMP), содержащиеся в ветровой политике BLM, устанавливают механизмы для защиты и улучшения природных и культурных ресурсов и определяют проблемы и проблемы, которые необходимо решить в планах для конкретных проектов.Меры по смягчению последствий для защиты этих ресурсов должны быть включены в план развития каждого проекта. Эти меры по смягчению последствий могут включать конкретные программные BMP, а также …
Исследования, проведенные в США и Великобритании, показали, что ветряные турбины могут мешать работе радарных систем. В последней поправке к Закону о полномочиях национальной обороны на 2006 финансовый год Конгресс поручил министру обороны представить Конгрессу отчет о влиянии ветряных электростанций на военную готовность и, в частности, о том, мешают ли ветровые сооружения работе РЛС дальнего наблюдения. часто называют радаром ПВО.27 сентября 2006 г. Министерство обороны опубликовало свой отчет «Влияние ветряных ферм на военную готовность». В отчете был сделан вывод о том, что ветряные электростанции, расположенные в пределах прямой видимости радиолокатора радиолокационной установки ПВО, могут ухудшить способность радиолокатора выполнять свои функции. Это воздействие в основном происходит из-за затенения и увеличенного беспорядка, вызванного простым присутствием конструкций турбины и вращательным движением лопастей турбины. Величина удара, согласно отчету, зависит от количества и местоположения…
Регулирующий процесс размещения проекта ветроэнергетики широко варьируется от штата к штату. Например, в одних штатах первичные полномочия по размещению наделены государственным агентством, в то время как в других эти полномочия переданы местным органам власти, которые будут выполнять свои распоряжения о землепользовании и зонировании. Признавая большое разнообразие государственных программ, в этом разделе обсуждаются более типичные нормативные рамки государственного уровня, с которыми может столкнуться разработчик ветроэнергетики. Прежде чем приступить к проекту ветроэнергетики в любом штате, разработчик должен определить применимую регулирующую структуру и понять распределение ответственности между федеральными, государственными и местными правительственными учреждениями.Отсутствие единообразия среди регуляторных программ означает, что то, что может быть простым, оптимизированным процессом проверки перед одним ведомством в одном штате, может оказаться сложным и трудоемким процессом, включающим несколько уровней проверки в другом штате. В следующей таблице приводится сводка обычно требуемых государственных разрешений …
Энергия, вырабатываемая каждой ветряной турбиной, передается на трансформатор, расположенный в гондоле или рядом с основанием турбины, чтобы поднять электрическое напряжение, вырабатываемое турбогенератором, до уровня системы сбора.Эта система сбора электроэнергии состоит из подземных и воздушных кабелей, которые переносят электроэнергию от и внутри групп ветряных турбин и передают ее на подстанцию сбора и
Бюро мелиорации DOI предоставляет федеральные земли для освоения возобновляемых источников энергии. По состоянию на 2007 год приблизительно 14 700 МВт гидроэлектростанции находились в собственности и под управлением BOR. В BOR нет официальной политики размещения ветряных турбин или ветровых проектов. Бюро по управлению земельными ресурсами (BLM) разработало программное заявление о воздействии на окружающую среду для оценки вопросов, связанных с развитием ветровой энергии на западных государственных землях, находящихся в ведении BLM, включая Аляску.Окончательный ОВОС был выпущен и утвержден в 2005 году. Компоненты на его территории, но следует общему руководству, предоставленному национальными инициативами и директивами для содействия развитию ветроэнергетики на федеральных землях. Национальная энергетическая политика 2001 года предписывает министру внутренних дел пересмотреть ограничения доступа к федеральным землям для увеличения внутреннего производства возобновляемой энергии, в частности энергии ветра, а Закон об энергетической политике 2005 года предписывает Министерству внутренних дел принимать меры для содействия развитию…
Федеральные одобрения и проверки в соответствии с федеральными законами, такими как NEPA, ESA и NHPA, могут применяться к ветроэнергетическим проектам в любой точке США, независимо от того, находится ли проект на частной, местной, государственной или федеральной земле. Если проект предлагается на землях, находящихся в федеральном управлении, применяются дополнительные федеральные постановления и правила. Различные агентства обладают юрисдикцией в отношении федеральных земель и программ управления земельными ресурсами. Обсуждение в этом разделе освещает правила и политику ряда агентств, регулирующих застройку на федеральных землях.Как отмечалось ранее, федеральные руководящие принципы в отношении развития ветроэнергетики, такие как Закон об энергетической политике 2005 г. и Национальная энергетическая политика 2001 г., побуждают агентства совместно разрабатывать политику для более эффективного рассмотрения и получения разрешений на проекты в области ветроэнергетики. В настоящее время некоторые агентства, такие как Бюро землепользования (BLM), уже имеют политику, специфичную для энергии ветра. Другие агентства рассматривают ветровые проекты с использованием того же …
Сертификация качества воды в соответствии с разделом 401 CWA требуется для определенных видов деятельности на водно-болотных угодьях и в водоемах.Сертификация качества воды устанавливает условия, которые были определены как необходимые для обеспечения того, чтобы предлагаемый проект соответствовал государственным или племенным стандартам качества воды и другим соответствующим требованиям закона штата или племени. Этот процесс дает штатам и племенам право проверять проекты, требующие утверждения на федеральном уровне (например, разрешения или лицензии) и которые могут привести к сбросу в воды штата или племен, включая водно-болотные угодья. Для ветроэнергетического объекта необходимы федеральные разрешения, которые могут вызвать необходимость в сертификации качества воды 401, включая разрешение USACE в соответствии с разделом 404 CWA или разделом 10 Закона о реках и гаванях.
Раздел 404 CWA (33 USC 1344) регулирует конкретный источник загрязнения воды, в частности сброс вынутого грунта или насыпи в воды Соединенных Штатов, включая водно-болотные угодья. USACE, а не EPA, управляет и администрирует программу регулирования (33 CFR 320331) и принимает решения о выдаче разрешений. Раздел 404 требует федерального разрешения, прежде чем дноуглубительный или насыпной материал может быть сброшен в воды Соединенных Штатов, если деятельность не освобождена от регулирования.Примеры деятельности, связанной с ветроэнергетикой, для которой может потребоваться разрешение Раздела 404, включают (но не ограничиваются) расчистку и сортировку, строительство инфраструктуры проекта, такой как турбины, подъездные дороги и системы сбора, и выполнение дорожных работ, таких как замена водопропускных труб или улучшения перекрестков. Если ветроэнергетический проект будет включать строительство вблизи территории, подпадающей под действие Раздела 404, для этого может потребоваться разрешение. Соответствующий окружной офис USACE принимает окончательное решение в отношении…
Ветряные проекты различаются по размеру: от небольших проектов с одной до нескольких турбин (известных как системы за счетчиком или распределенные ветровые системы), обслуживающих отдельных клиентов, до крупных проектов (коммерческих, коммунальных или ветряных электростанций), предназначенных для оптовой поставки электроэнергии коммунальным предприятиям или рынку электроэнергии. Проекты ветроэнергетики могут осуществляться на суше или на море. В этом справочнике основное внимание уделяется наземным ветроэнергетическим проектам коммерческого масштаба. Эти ветровые проекты обычно принадлежат и управляются независимыми производителями энергии, которые традиционно продают свою энергию электроэнергетическим компаниям.Отдельные ветряные турбины соединяются друг с другом и с подстанцией через систему сбора электроэнергии, а затем, в свою очередь, подключаются к системе передачи электроэнергии. Промышленные ветровые проекты имеют мощность от 5 мегаватт (МВт) до нескольких сотен мегаватт и могут включать от нескольких до сотен ветряных турбин. В этом справочнике основное внимание уделяется наземным ветроэнергетическим проектам коммерческого масштаба. Распределенные ветровые проекты, …
Вращение Земли и обращение Луны вызывают океанические приливы, которые представляют собой огромный потенциал возобновляемых источников энергии.Приливные генераторы (рис. 1.22, вверху справа) работают как ветряные турбины, но с гораздо меньшей скоростью, потому что вода в 832 раза тяжелее воздуха. Еще один возобновляемый источник энергии – тепловая энергия океанов. Этот источник энергии изучается почти четыре десятилетия, но его эксплуатация только начинается. Волны с наибольшей энергией можно найти у западных берегов в диапазоне 40-60 широт к северу и югу. * В этих регионах мощность волновых фронтов колеблется от 30 до 70 кВт · м с пиками до 100 кВт · м в Атлантический океан к юго-западу от Ирландии, Южный океан и у мыса Горн.Если бы этот энергетический ресурс можно было использовать, он мог бы удовлетворить 10 мировых потребностей в электроэнергии. В правом верхнем углу рисунка 1.22 показана приливная турбина, которую можно использовать во многих приливных зонах. По сути, это ветряные турбины, которые можно размещать везде, где есть сильная …
Министерство сельского хозяйства США (USDA) отвечает за управление 193 миллионами акров земель Национальной лесной системы (NFS). Использование энергии ветра регулируется специальными правилами использования Лесной службы в 36 CFR часть 251, подраздел B.Предложения и заявки по ветроэнергетике в настоящее время обрабатываются в соответствии с 36 CFR 251.54 и указаниями в Руководстве лесной службы 2726 и Справочнике 2709.11 лесной службы по управлению особыми видами использования. R для использования земель NFS для объектов ветроэнергетики в настоящее время обрабатываются таким же образом, как и другие предлагаемые коммерческие виды использования государственных земель. В сентябре 2007 года, однако, Лесная служба предложила внести поправки в директивы своих внутренних агентств по выдаче разрешений на особые виды использования и мониторинга дикой природы, которые будут содержать указания и рекомендации по развитию ветроэнергетики на землях НЛС (72 Федеральный регистр 184).Согласно предложенному правилу, эти поправки будут дополнять, а не заменять или дублировать …
Ветровые турбины могут испытывать периоды, когда погодные условия приводят к нарастанию льда на открытых частях турбины. Кроме того, было замечено, что движущийся ротор турбины склонен нарастать более тяжелые количества льда, чем неподвижные компоненты ветряной турбины. Также было замечено, что лед ротора может отламываться и, если ротор движется, отбрасываться на некоторое расстояние.Полевые наблюдения показывают, что большая часть льда выпадает при повышении температуры и таянии льда с ротора. Типичный сценарий – нарастание льда на роторе и датчиках ветра, установленных на гондоле. Неисправность датчика обычно вызывает автоматическое отключение турбины в большинстве современных ветряных турбин. В этой ситуации большинство турбин перезапустится только после того, как лед растает и упадет с неподвижной турбины и оператор сбросит датчики. Однако в определенных ситуациях оператор ускорит процесс, разморозив датчики и перезапустив турбину с помощью…
До 2003 г. количество смертельных случаев летучих мышей, зарегистрированных на ветроэнергетических проектах во время мониторинга после строительства, было относительно низким (от 0 до 6 летучих мышей на МВт в год), и преобладали некоторые виды (мигрирующие, одиночные древесные летучие мыши, такие как седые, серебристые -волосая, и рыжая летучая мышь). По всей видимости, гибель произошла в основном во время осеннего сезона миграции (NWCC 2004). Обнаружение 458 трупов летучих мышей на проекте с 44 турбинами на лесном хребте в Западной Вирджинии было неожиданным (NWCC 2004).В результате был сформирован Bat Wind Energy Cooperative (BWEC), совместный проект AWEA и входящих в него компаний, Bat Conservation International, FWS и Национальной лаборатории возобновляемой энергии Министерства энергетики. Цель BWEC – исследовать причину столкновений летучих мышей с турбинами и помочь ветроэнергетике избежать или минимизировать количество столкновений. BWEC в настоящее время участвует в исследованиях, чтобы определить, можно ли надежно спрогнозировать высокий уровень смертности летучих мышей…
Можно ли сделать ветряную турбину без ископаемого топлива?
Были предложены различные сценарии, показывающие, что 100% возобновляемая энергия достижима. Некоторые из них даже заявляют, что мы можем полностью отказаться от ископаемого топлива всего за пару десятилетий. Мир, полностью лишенный окаменелостей, может быть желательным, но достижим ли он?
Текущая осуществимость 100% возобновляемых источников энергии легко проверить, задав простой вопрос. Можно ли построить ветряную турбину без ископаемого топлива? Если машины, которые будут обеспечивать 100% возобновляемую энергию, не могут быть созданы без ископаемого топлива, то совершенно очевидно, что мы не сможем получить 100% возобновляемую энергию.
Вот как выглядит типичная ветряная турбина:
Из чего она сделана? Много стали, бетона и современного пластика. Требования к материалам современной ветряной турбины были рассмотрены Геологической службой США. В среднем на 1 МВт ветровой мощности требуется 103 тонны нержавеющей стали, 402 тонны бетона, 6,8 тонны стекловолокна, 3 тонны меди и 20 тонн чугуна. Элегантные лопасти сделаны из стекловолокна, башня размером с небоскреб – из стали, а основание – из бетона.
Эти требования можно поместить в контекст, учитывая, сколько нам потребуется, если мы быстро перейдем на 100% ветровую электроэнергию в течение 20-летнего периода. Средний мировой спрос на электроэнергию составляет примерно 2,6 ТВт, поэтому нам необходимо в общей сложности около 10 ТВт мощности ветра для обеспечения этой электроэнергии. Таким образом, нам потребуется около 50 миллионов тонн стали, 200 миллионов тонн бетона и 1,5 миллиона тонн меди в год. Эти цифры кажутся высокими, но текущее мировое производство этих материалов более чем на порядок превышает эти требования.
Для краткости я рассмотрю только, можно ли производить эту сталь без ископаемого топлива и можно ли изготавливать бетон без производства углекислого газа. Однако вначале я отмечу, что потребность в стекловолокне означает, что ветряная турбина в настоящее время не может быть изготовлена без добычи нефти и природного газа, потому что стекловолокно без исключения производится из нефтехимии.
Начнем со стали. Как мы производим большую часть стали во всем мире?
Есть два метода: переработка старой стали или производство стали из железной руды.Подавляющее большинство стали производится с использованием последнего метода по той простой причине, что поблизости нет достаточно старой стали, которую можно переплавить для удовлетворения мирового спроса.
Вот краткое описание того, как мы производим сталь. Сначала мы извлекаем железную руду из земли, оставляя ландшафт, выглядящий следующим образом:
Это делается с помощью мощных машин, которым требуется топливо с высокой плотностью энергии, например, дизельное топливо:
И машины, которые выполняют всю эту работу почти полностью изготовлены из стали:
После добычи железную руду необходимо транспортировать на сталелитейный завод.Если железная руда поступает из Австралии или Бразилии, ее, скорее всего, придется погрузить на большой балкер и перевезти в другую страну.
Что приводит в действие эти корабли? Дизельный двигатель. И они большие:
Простые инженерные реалии означают, что судоходство требует топлива с высокой плотностью энергии, в основном дизельного топлива. Из-за присущей им низкой плотности энергии ветра и солнечной энергии установка солнечных батарей или, возможно, воздушного змея на один из этих кораблей не приблизится к удовлетворению их потребностей в энергии.Скорее всего, мы будем использовать дизельные двигатели из поколения в поколение.
Затем мы перерабатываем эту железную руду в сталь. Как это сделать? Есть только два широко используемых метода. Доменная печь или маршруты прямого восстановления, и эти процессы в основном зависят от подачи большого количества угля или природного газа.
Современная доменная печь
Доменная печь используется для производства большей части стали во всем мире. Здесь уголь – ключ к успеху. Железная руда непригодна для использования в основном потому, что это в основном оксид железа.Его необходимо очистить путем удаления кислорода, и мы делаем это путем реакции железной руды с оксидом углерода, полученным с использованием кокса:
Fe ₂ O ₃ + 3CO → 2Fe + 3CO ₂
Производство диоксида углерода следовательно, это не просто результат энергетических потребностей производства стали, но и химических требований плавки железной руды.
Эту сталь затем можно использовать для производства градирни для ветряной турбины, но, как вы можете видеть, каждый важный этап производственной цепочки для того, что мы называем первичной сталью, зависит от ископаемого топлива.
По весу цемент является наиболее широко используемым материалом в мире. Сейчас мы производим более 3,5 миллиардов тонн продукции каждый год, большая часть из которых производится и потребляется в Китае. И одно из наиболее важных применений цемента – это производство бетона.
Цемент составляет от 10 до 20% массы бетона, в зависимости от конкретного бетона. Однако с точки зрения воплощенной энергии и выбросов она составляет более 80%. Итак, если мы хотим производить бетон без выбросов, нам действительно нужно выяснить, как производить цемент без выбросов.
Мы производим цемент в цементной печи, используя печное топливо, такое как уголь, природный газ или довольно часто используемые шины. Обеспечение тепла при производстве цемента является очевидным источником парниковых газов, и обеспечение этого тепла низкоуглеродными источниками столкнется с множеством проблем.
Современная печь для обжига цемента
Эти проблемы можно преодолеть, а может и нет, но вот одна из них более сложная. Примерно 50% выбросов от производства цемента происходит не за счет энергообеспечения, а за счет химических реакций при его производстве.
Ключевой химической реакцией при производстве цемента является превращение карбоната кальция (известняк) в оксид кальция (известь). Удаление углерода из карбоната кальция неизбежно приводит к выбросу углекислого газа:
CaCO ₃ → CaO + CO ₂
Эти химические реалии чрезвычайно затрудняют полную декарбонизацию цементного производства.
Общее производство цемента в настоящее время составляет около 5% мировых выбросов двуокиси углерода, и почти 7% приходится на производство чугуна и стали.Не мелочь.
В заключение, очевидно, что мы не можем строить ветряные турбины в больших масштабах без ископаемого топлива.
Ничто из этого не является аргументом против ветряных турбин, это просто аргумент против чрезмерных обещаний того, что может быть достигнуто. Также следует отметить, что мы не можем построить атомную электростанцию или любую крупную инфраструктуру, если на то пошло, без бетона или стали. Может быть желательно будущее без ископаемого топлива, но в настоящее время оно недостижимо.Соответственно должны быть установлены ожидания.
Экологичные материалы с открытыми глазами – Олвуд и Каллен
Создание современного мира: материалы и дематериализация – Вацлав Смил
Это крошечное устройство может собирать энергию ветра из ветерка, который вы делаете во время прогулки – ScienceDaily
Большая часть ветра, доступного на суше, слишком слабый, чтобы толкать лопасти коммерческих ветряных турбин, но теперь исследователи в Китае разработали своего рода «крошечную ветряную турбину», которая может поглощать энергию ветра от бриза так же мало, как от ветров, созданных при быстрой прогулке.Метод, представленный 23 сентября в журнале Cell Reports Physical Science , представляет собой недорогой и эффективный способ сбора легких ветров в качестве источника микроэнергии.
Новое устройство технически не является турбиной. Это наногенератор, состоящий из двух пластиковых полос в трубке, которые трепещут или хлопают вместе, когда есть воздушный поток. Подобно трению воздушного шара о волосы, два пластика становятся электрически заряженными после отделения от контакта, это явление называется трибоэлектрическим эффектом.Но вместо того, чтобы заставить ваши волосы встать дыбом, как у Эйнштейна, электричество, вырабатываемое двумя пластиковыми полосками, улавливается и сохраняется.
«Вы можете собрать все легкие в повседневной жизни», – говорит старший автор Янг Ян из Пекинского института наноэнергетики и наносистем Китайской академии наук. «Однажды мы поместили наш наногенератор на руку человека, и потока воздуха от качающейся руки было достаточно для выработки энергии».
Слабого ветерка со скоростью 1,6 м / с (3,6 миль в час) было достаточно для питания трибоэлектрического наногенератора, разработанного Яном и его коллегами.Наногенератор работает наилучшим образом при скорости ветра от 4 до 8 м / с (от 8,9 до 17,9 миль в час), скорости, которая позволяет двум пластиковым полоскам колебаться синхронно. Устройство также имеет высокий КПД преобразования энергии ветра в энергию, равный 3,23%, что превышает ранее заявленные характеристики по поглощению энергии ветра. В настоящее время устройство исследовательской группы может питать 100 светодиодных ламп и датчиков температуры.
«Мы не намерены заменять существующую технологию производства ветровой энергии. Наша цель – решить проблемы, которые традиционные ветровые турбины не могут решить», – говорит Ян.«В отличие от ветряных турбин, в которых используются катушки и магниты, где стоимость фиксирована, мы можем выбирать недорогие материалы для нашего устройства. Наше устройство также можно безопасно применять в заповедниках или городах, поскольку оно не имеет вращающихся конструкций. . ”
Ян говорит, что у него есть два видения следующих шагов проекта: одно маленькое и одно большое. В прошлом Ян и его коллеги разработали наногенератор размером с монету, но он хочет сделать его еще мельче, компактнее и эффективнее.В будущем Ян и его коллеги хотели бы объединить это устройство с небольшими электронными устройствами, такими как телефоны, чтобы обеспечить стабильную электроэнергию.
Но Ян также хочет сделать устройство больше и мощнее. «Я надеюсь увеличить мощность устройства до 1000 Вт, чтобы оно могло конкурировать с традиционными ветряными турбинами», – говорит он. «Мы можем разместить эти устройства в местах, недоступных для традиционных ветряных турбин. Мы можем разместить их в горах или на крышах зданий для обеспечения устойчивой энергетики.«
История Источник:
Материалы предоставлены Cell Press . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.
Ветряная турбина | Hackaday
Иногда удовольствие можно найти не в более сложных проектах, а в самых простых. На протяжении многих лет мы представляли здесь, на Hackaday, ветряные турбины всех типов, но HowToLou, вероятно, является одним из наименее сложных. Несмотря на это, он превосходно выполняет свою работу и служит удобным напоминанием об источнике деталей, который многие из нас могли упустить из виду.
В основе своей – двигатель от беговой дорожки для упражнений, который выглядит довольно мощным двигателем постоянного тока, так что это источник, на который стоит обратить внимание для любых будущих проектов. К нему он прикрепляет лопасти настольного вентилятора, и когда он находится на улице в ветреный день, он генерирует достаточно энергии, чтобы включить светодиодный налобный фонарик и зарядить его телефон.
Конечно, эта самая простая ветряная турбина не раскрывает свой истинный потенциал на видео под разрывом. Если бы он был установлен на высоком месте, свободном от наземных ветровых препятствий, он, несомненно, улавливал бы намного больше ветра, и, в частности, если бы он был подключен к контроллеру заряда и батарее, он мог бы обеспечить гораздо более полезный источник энергии.Тогда вы могли бы начать оптимизацию конструкции лопастей вентилятора … Но это забавный проект, который не пытается маскироваться под что-то сложное, и у него все еще есть этот потенциал.
Это не первая такая простая турбина, которую мы вам предоставили.
Читать далее «Самая простая ветряная турбина – самая лучшая» →
Ветровые турбины – это невероятные технологии, способные собирать энергию ветра и доставлять ее в энергосистему без выбросов углекислого газа.Их постоянное развитие с момента появления первой турбины в 1939 году означает, что количество мегаватт, производимых одной турбиной, продолжает расти, поскольку цена за мегаватт-час ветровой энергии продолжает падать. Кроме того, они могут работать практически в любом климате, чтобы надежно генерировать энергию практически в любой точке мира, от Канады до Северной Атлантики и некоторых других регионов. Хотя резкое похолодание, которое недавно обрушилось на Южную Америку, может показаться противоречащим этому факту, на самом деле потеря энергии ветра во время этого погодного явления частично является результатом компромиссов, сделанных при проектировании этих конкретных ветряных электростанций (и, конечно же, особенности того, как Техас управляет своей энергосистемой, но это выходит за рамки данной статьи), а не сбой самой технологии.
Во-первых, создание ветряных турбин в мегаваттном масштабе не является универсальным решением. Покупка большой турбины у таких компаний, как GE, Siemens или Vestas, очень похожа на покупку автомобиля. Сначала выбираются марка и модель, а затем выбираются параметры для этих базовых моделей. Например, низкая, но постоянная скорость ветра требует большей лопасти, которая будет вращаться с более низкой скоростью, тогда как области с более высокой средней скоростью ветра могут обойтись меньшими и менее дорогими лопастями для того же количества выработки энергии.Другой распространенный вариант для турбин – это пакеты для холодной погоды, которые включают в себя такие вещи, как нагреватели для систем управления, гидравлики и силовой электроники, дополнительную изоляцию в определенных областях и решения для защиты от обледенения, особенно для лопаток турбины.
В таком месте, как Техас, где низкие температуры редко наблюдаются в течение длительного времени, понятно, что пакеты для холодной погоды могут быть опущены для экономии денег во время строительства (хотя некоторые небольшие обогреватели часто включаются в критические области для уменьшения конденсации или влажности), но также для Кроме того, сэкономьте на техническом обслуживании: необходимо обслуживать каждую деталь ветряной турбины.Продолжая аналогию с автомобилем, это сравнимо с тем, что кто-то покупает в холодном климате автомобиль, который не был оборудован кондиционером, чтобы сэкономить деньги заранее, а также избежать затрат на ремонт, когда кондиционер в конечном итоге выходит из строя. Однако существуют и другие побочные эффекты, помимо затрат, которые следует учитывать при установке оборудования, предназначенного для улучшения работы турбины в холодную погоду.
Давайте углубимся в особенности выбора оборудования ветряных турбин для конкретной ветряной электростанции.
Читать далее «Ветряные турбины и лед: как они адаптированы для конкретного климата» →
Редакторы Hackaday Эллиот Уильямс и Майк Щис пролистывают список отличных хаков. На этой неделе мы узнаем об атаке сосуществования на радиомодули WiFi и Bluetooth под названием Spectra. Пневматический дрон настолько искусен, что нам все равно, что он не летает. Создание мощного ТЕА-лазера – это отчасти урок конструкции конденсаторов. И присоединяйтесь к нам, чтобы поразмыслить над перспективой того, что большие буровые установки получат свою энергию из миль воздушных проводов.
Взгляните на ссылки ниже, если вы хотите следовать по ним, и, как всегда, расскажите нам, что вы думаете об этом эпизоде, в комментариях!
Прямая загрузка (~ 65 МБ)
Места для подписки на подкасты Hackaday:
Читать далее «Подкаст Hackaday 080: грузовики на проводе, звуки, нелетающий дрон и лазерный удар TEA» →
Ветряные турбины – отличный источник возобновляемой энергии, а также отличный проект DIY.Они могут быть построены из любых материалов, а входной барьер для новичков низкий. [Fab] построил именно такое устройство, используя преимущества современных строительных технологий, и назвал его WinDIY.
Дизайн WinDIY в основном напечатан на 3D-принтере со знакомым трехлопастным дизайном. Диаметр ротора составляет 1,2 м, что означает, что торможение и регулировка турбины необходимы для безопасности при сильном ветре. [Fab] стремится достичь этого контроля с помощью комбинации механического и электронного торможения, а также лопастей с изменяемым шагом.Преимущество 3D-печати дизайна заключается в том, что он позволяет быстро выполнять итерации, особенно для деталей со сложной геометрией, которые в противном случае потребовали бы слишком много времени или денег для обработки.
В рецензии
[Fab] очень подробно рассматриваются такие темы, как дизайн систем управления высотой тона и другие мелочи, которые должны служить отличным справочником для всех, кто работает над подобным проектом. Если вы ищете что-то более похожее на фантастику будущего, попробуйте вместо этого построить вертикальную ось.
Много десятилетий назад я, намного младшая версия, ехала в машине с отцом и братом по шоссе по тому или иному делу. Мы, вероятно, все сидели на переднем сиденье, и никто из нас не был пристегнут ремнями; это были более простые времена. Когда мы проезжали под эстакадой, мой отец сказал: «Вы знаете, почему эстакады на этих дорогах такие высокие?» Шестилетний я, конечно, не знал, но было ясно, что папа знал и хотел что-то сказать по этому поводу, поэтому мы просто покачали головами и ждали урока.«Потому что ядерные ракеты настолько велики». Затем он объяснил, как система автомагистралей между штатами в США, тогда еще находившаяся в зачаточном состоянии, была разработана для обеспечения возможности передвижения вооруженных сил по стране, поэтому для проезда грузовиков с большими грузами необходимы эстакады.
В то время это был интересный урок, и на протяжении многих лет я продолжал восхищаться дальновидностью и инженерными решениями межгосударственной системы здесь, в США. Конечно, она далека от совершенства, и лишь недавно в спецификациях системы начали указывать на вещи, которые кажутся совершенно не связанными с габаритами эстакады, а именно на размер и эффективность ветряных турбин.
Читать далее «3D-печать больших ветряных турбин» →
Для многих из нас страсть к электронике и науке возникла из любопытства по поводу какого-нибудь устройства, компьютера, радио или даже автомобиля. Тема этой книги имеет именно такое происхождение. Однако многие ли из нас сделали это открытие и пошли по этому пути во времена голода или явного голода?
Это замечательная история Уильяма Камквамбы, рассказанная в книге «Мальчик, который обуздал ветер».Примечателен тем, что завершается постройкой им ветряной мельницы (правильнее называть ветряной турбиной), которая питала свет в доме его семьи к пятнадцати годам. Как вы увидите, это также история о непреодолимой жажде знаний перед лицом голода и сомнений со стороны других.
Читать далее «Книги, которые вам стоит прочитать: Мальчик, который обуздал ветер» →
Похоже, поводов для ненависти к ветропаркам предостаточно. Это особенно актуально, если вы живете рядом, и, как показали исследования, их общее признание действительно растет с увеличением расстояния.Каким бы ни был ваш любимый вкус возобновляемой энергии, это, по крайней мере, имеет что-то общее с атомными или ископаемыми электростанциями: не на моем заднем дворе . Разница, конечно же, в том, что для достижения той же мощности требуется гораздо больше ветряных турбин, поэтому в целом это влияет на гораздо большее количество подсобных помещений – в постоянно растущем количестве во всем мире.
Лично я, как человек, время от времени сталкивающийся с ними на расстоянии, считаю, что ветряные турбины в основном бьют глазом, особенно в живописных горных пейзажах.Они могут добавить футуристической атмосферы некоторым скучным равнинам. Другими словами, я не могу судить о претензиях реальных жителей к их влиянию на людей или окружающую среду. Так что давайте оставим в стороне мнения и эмоции и рассмотрим факты и технологии, в частности, по одной проблеме: световое загрязнение.
Возможно, это не первая проблема, которая приходит на ум, когда думаешь о ветряных электростанциях. Но ветряные турбины достаточно высоки, чтобы требовать наличия предупреждающих огней для безопасности воздушного движения, и их можно увидеть за много миль, мигая в ночном небе.С точки зрения чистой эффективности это не кажется разумным, учитывая, как часто самолет фактически проезжает мимо. Большую часть времени эти огни просто мигают напрасно, освещая сельскую местность. Можем ли мы это изменить?
Читать далее «Ветряные электростанции в ночное время: прибывают сигнальные огни по требованию» →
Сколько денег приносит ветряная турбина?
Ветряные турбины способны приносить огромную прибыль в зависимости от определенного набора критериев.
Вам не обязательно иметь коммерческую турбину, чтобы зарабатывать на ней деньги. Если вы фермер с большой площадью посевных площадей, вы можете сдать землю в аренду коммунальной компании, которая заплатит вам за установку турбин на вашей земле.
Если вам посчастливилось владеть и землей, и турбинами на ней, вы будете получать годовой доход, чаще всего основанный на количестве произведенной электроэнергии.
Что такое ветряная турбина
Ветряная турбина – это высокая механическая конструкция, в которой используются вращающиеся лопасти для улавливания кинетической энергии ветра.
Эта энергия передается через ряд механизмов, включая вал и генератор, где добавляется напряжение для преобразования ее в электрическую энергию.
Эта энергия затем либо используется для питания отдельных объектов собственности, либо продается коммунальной компании и передается через сеть в районы спроса.
Сколько зарабатывают ветряные турбины в жилых помещениях?
Когда достигается минимальная скорость ветра 7 миль в час, генератор начинает преобразовывать энергию в электричество для использования жителями.Как только эта преобразованная энергия истечет, система автоматически переключается на поставщика коммунальных услуг до тех пор, пока не будет доступно больше энергии ветра.
Иногда, когда ветер постоянный и поддерживает порывы со скоростью 10 миль в час, энергия подается исключительно от турбины.
Именно в это время, когда вырабатывается избыточная мощность, сеть использует ее для питания местного населения.
Вы не будете платить за это, как раз наоборот, энергокомпания купит у вас избыточную мощность.
В это время с вас не будет никаких платежей, и ваш счет за электроэнергию будет отображаться как кредит.
Трудно оценить, сколько денег может заработать частный владелец небольшой турбины. Однако значительно уменьшенные счета и чистая, экологически чистая энергия – огромный стимул для рассмотрения первоначальных крупных финансовых затрат.
Большинство владельцев считают, что турбина окупается за несколько лет.
Аренда земли под ветряные турбины
Еще один популярный способ получения прибыли от энергии ветра – это сдача земли в аренду коммунальным компаниям для установки турбин.
Землевладелец не имеет первоначальных затрат, ему не нужно оплачивать расходы на техническое обслуживание и ремонт, и он может субсидировать свой текущий доход.
Это привлекает фермеров как пахотных, так и животноводческих, поскольку они не только имеют доступную землю, но и не затрагивают их сельское хозяйство.
Выплаты начинаются с момента подписания первоначальных контрактов. Первый из них – это форма залога, при которой коммунальная компания оплачивает аренду права застройки земли на 3-5 лет.Это дает достаточно времени для постройки ветряной турбины.
Платежи рассчитываются за акр.
Землевладелец (производитель) и коммунальная компания (потребитель) подписывают договор, называемый «Соглашение о закупке электроэнергии », PPA.
В нем описана система текущих, привязанных к индексу платежей.
Платежи основаны на НОМИНАЛЬНОЙ МОЩНОСТИ турбин, при этом установленная сумма выплачивается ежегодно в зависимости от генерирующих возможностей ветряной турбины.
Один фиксированный годовой платеж за турбину. Взаимно согласованный платеж, который увеличивается каждый год в соответствии с инфляцией. Сумма не зависит от количества произведенной электроэнергии. Это хорошее решение в районах, где ветровой поток более непредсказуем, а ожидания не соответствуют прогнозам.
Некоторые контракты предлагают землевладельцу определенный процент от стоимости всей произведенной электроэнергии. Это особенно привлекательно в регионах с неизменно высокими скоростями ветра и крупными коммерческими турбинами с высокой выходной мощностью в мегаватт.
Контракты PPA гарантируют, что фермерам будут платить справедливую сумму и получать стабильный поток доходов на протяжении всего срока действия контракта.
Большинству из них от 20 до 25 лет, поэтому для землевладельцев, у которых есть несколько ветряных турбин, это может оказаться относительно прибыльным делом.
Сколько зарабатывает владелец ветряной турбины?
Ветряные турбины очень дороги, и их стоимость возрастает по мере того, как вы выбираете более крупную и мощную модель.
Стоимость покупки – не единственные расходы; земельные и экологические изыскания, доставка, установка и подключение увеличивают стоимость.
Затраты на техническое обслуживание и ремонт также необходимо учитывать при первоначальных затратах. Большинство турбин требуют технического обслуживания два раза в год, причем частота возрастает, чем старше становится турбина.
Средние затраты на техническое обслуживание составляют примерно 2% от себестоимости два раза в год. Ремонт тоже можно навесить; Замена ротора может стоить 20% от начальной цены ветряной турбины.
При таком большом количестве расходов трудно поверить, что ветровое земледелие может принести какую-либо прибыль.
Тем не менее, с льготами по налоговым льготам, предоставляемыми ветровым фермерам для покрытия затрат на ремонт, существует возможность значительного возврата любых инвестиций.
Большие коммерческие ветряные турбины имеют номинальную мощность от 1 до 2,5 мегаватт.
Платежи коммунальных предприятий фермерам производятся за мегаватт. Следовательно, турбина мощностью 2 МВт, которая приносит 3250 долларов США за мегаватт, дает фермеру право на ежегодную выплату 6500 долларов США за турбину.
Некоторые ветряные электростанции состоят из нескольких турбин, а другие – из 150.Самая большая ветряная электростанция находится в Северной Калифорнии и в настоящее время содержит почти 5000 турбин.
Средний годовой доход
Владельцы турбин получают оплату от потребителя энергии, независимо от того, какая коммунальная компания покупает у них выработанную мощность.
В зависимости от PPA, о котором договорились обе стороны, средний платеж составляет от 3000 до 8000 долларов за каждую ветряную турбину.
Для более мощных турбин, превышающих 2 МВт, выплаты увеличиваются до 10 000 долларов США.
Владелец, у которого всего пять ветряных турбин, может иметь годовую зарплату от 15 000 до 40 000 долларов.
Обычно затраты на покупку и установку ветряных турбин окупаются в течение первых 5-15 лет эксплуатации. При ожидаемом сроке службы 25 лет существует вероятность получения прибыли не менее 10 лет, помимо затрат на ремонт и техническое обслуживание.
Ветряным фермерам необходимо учитывать эти затраты в своих расходах, наряду с демонтажем и утилизацией ветряной турбины в конце срока ее полезного использования.
Последние мысли
Принимая во внимание все факторы, в том числе расположение, размер и номинальную мощность ветряной турбины, существует вероятность значительного возврата любых инвестиций.
Для земледельцев, переживающих трудные и беспрецедентные времена, сдача земли в аренду коммунальным компаниям может субсидировать колеблющийся доход.
Сколько денег приносит ветряная турбина зависит от многих факторов, однако, помимо прибыли, экологичность и готовые поставки чистой возобновляемой энергии являются огромным стимулом для инвестиций в ветроэнергетику.
.

Ветряные электростанции своими руками: Как сделать ветрогенератор 💨 на 220В своими руками: самодельный ветряк

Ветряные электростанции для дома: особенности строительства

Оглавление:

Ветряные электростанции для частного дома: особенности и характеристика

Преимущества и недостатки ветряных электростанций

Сфера использования и виды ветряных электростанций для дома

Солнечно ветряная электростанция – общие сведения

Самодельная ветряная электростанция – особенности изготовления

Ветряная электростанция своими руками: выбор генератора

​Ветряк для выработки электроэнергии: сколько стоит, как работает, примеры

Содержание

Классификация ВЭС

Принцип работы

Сколько стоит ветряк

Выбор конструкции ветрогенератора

Ветряки в Европе

Как сделать ветряную электростанцию своими руками. Что необходимо подготовить? Какими должны быть лопасти?

Тип ветрогенератора

Маломощный ветряк своими руками

Электрическая часть

Механическая часть

Ветрогенератор мощностью более 1 киловатта

Электрогенератор из двигателя постоянного тока

Типы роторов

Безопасность

Видео. Ветрогенератор своими руками.

Виды

Конструктивные элементы

Особенности выбора источника тока

Изготовление

Выбор мощности ветряной электростанции

Выбор конструкции ветроколеса

Электрический генератор для ветряной электростанции

Изготовление ветрогенератора своими руками

Изготовление лопастей

Крепление генератора (веломотора) к раме

Изготовление токоприёмника и поворотного узла

Защита ветряной электростанции от ураганного ветра

Мачта ветрогенератора

Электрическая схема ветряной электростанции

Уход за ветряной электростанцией

Варианты изготовления

Изготовление из ступицы

Подключение катушек

Изготовление из асинхронного двигателя

Что собой представляет ветряной генератор?

Принцип работы самодельного ветряка

Основные достоинства ветряных генераторов

Недостатки ветряков

Устройство горизонтального ветрогенератора

Функционирование вертикального ветряка

Материалы для сборки ветрогенератора

Процесс изготовления

Как защитить ветрогенератор от урагана?

Правильный уход за самодельным ветряком

Ветряные электростанции (ветрогенераторы), обуздываем энергию ветра

Принцип работы

Критерии выбора ветрогенератора

Ветрогенераторные мини электростанции

как сделать, чертежи и все нюансы

Изготовление лопастей

Вертикалки

ВС

Дарье

Ортогонал

Геликоид

Бочка-загребушка

Видео: ветрогенератор Ленца

Конструкция аксиального генератора

Изготовление статора

Изготовление ротора для аксиальника

Дополнительное электрооборудование

Ветроэнергетическая установка из автомобильного генератора

Защита кабеля от перекручивания

Как сделать ветряные электростанции своими руками

Защита ветрогенератора от бури

Ветряные электростанции

Ветряная электростанция своими руками » Самоделки Своими Руками – Сделай Сам (чертежи, руководства)

Как построить ветряную электростанцию ​​

Начало работы: планирование ветряной электростанции

Ветряк для выработки электроэнергии: сколько стоит, как работает, примеры

Как построить ветряную электростанцию