Нафтові кризи, постійно зростаюча ціна на паливо і стрімко наближає кризу нестачі невідтворених джерел енергії змушують людство шукати все нових альтернативні джерела енергії. Одним з таких джерел є вітрова енергія, яка є екологічно чистим, безкоштовним і невичерпним джерелом отримання електрики. Так виникла вітроенергетика, суть якої полягає в перетворенні кінетичної енергії вітру в електроенергію. Основу нової галузі енергетики складають вітрові генератори різних видів.

зміст

• 1 Що таке вітровий генератор, пристрій і принцип роботи
• 2 Переваги та недоліки вітряних генераторів
• 3 Інструменти і матеріали, необхідні для створення вітрового генератора
• 4 Технологія будівництва вітрового генератора

Що таке вітровий генератор, пристрій і принцип роботи

На сьогоднішній день вітрові генератори вважаються однією з найбільш перспективних систем, здатних в автономному режимі виробляти безкоштовну електроенергію в будь-яких кількостях.

Вітровий генератор являє собою агрегат, що перетворює силу вітру в електроенергію.

Він складається з:

• щогли. Вона необхідна для кріплення на ній генератора і вітрового колеса. Чим щогла вище, тим сильніше дме вітер і, відповідно, тим більше електроенергії виробляє генератор;
• генератора, Встановленого на щоглі. З його допомогою виробляється змінний струм, сила і напруга якого залежать від швидкості і стабільності вітру;
• вітрового колеса з лопатями. Воно служить для приведення в рух вала генератора завдяки використанню кінетичної енергії вітру;
• контролер. Перетворює змінний струм генератора в постійний для зарядки АКБ, а також використовується для управління параметрами вітроустановки: поворот лопатей, зарядка АКБ, захисні функції і т.д.
• акумуляторні батареї (АКБ). Призначені для накопичення електроенергії в безвітряні періоди і для стабілізації виходить з генератора напруги, яке залежить від сили вітру. Завдяки АКБ напруга для електроживлення об'єктів виходить стабільним і не залежить від вітру;
• інвертора. Призначений для перетворення постійного струму з АКБ в змінний, який використовується для електроживлення більшості електроприладів.

Принцип його роботи заснований на перетворенні кінетичної енергії вітру в електричну. У класичних вітрових генераторів вітрове колесо має три лопаті. Воно закріплене на маточині, яка жорстко пов'язана з ротором генератора. Обертаючись, ротор генератора виробляє трифазний змінний струм, Який контролер перетворює у постійну напругу, що йде на зарядку АКБ. Проходячи через АКБ, ток одночасно заряджає її і далі надходить на інвертор, де перетворюється на змінний однофазний струм 220 В, 50 Гц. Якщо струму з вітрового генератора надходить мало, то його недолік компенсується за рахунок АКБ і, навпаки, якщо багато - то надлишок накопичується в АКБ.

За своєю конструктивною особливості розрізняють вітряні генератори з горизонтальною або вертикальною осями обертання. Найбільшого поширення набув перший вид генераторів, хоча для його роботи необхідний постійно дме вітер.

За вироблюваної потужності вітрові генератори діляться на побутові (Потужність від 300 Вт до 10 кВт) і промислові (Потужністю кілька мВт).

Переваги та недоліки вітряних генераторів

Незалежно від конструкції вітрові генератори мають свої переваги і недоліки.

переваги:

• екологічність;
• невичерпність джерела електроенергії;
• надійність;
• конкурентність вітрової енергії в порівнянні з невідновлюваних джерел електроенергії;
• можливість забезпечення електроенергією в важкодоступних місцях, куди її подача утруднена;
• вони займають мало місця, що дозволяє розміщувати їх спільно з іншими об'єктами.

недоліки:

• залежність від сили та напрямку вітру;
• висока вартість;
• низька окупність вкладених коштів (понад 10 років);
• створення при роботі шумів, шкідливих для живих організмів;
• створення перешкод телебаченню і деяким системам зв'язку;
• нанесення шкоди птахам при розміщенні вітрових генераторів в місцях їх гніздування і на шляхах міграції.

Залежно від конструкції вітрові генератори володіють властивими даному виду конструкції достоїнствами і недоліками. Наприклад, для генераторів з вертикальною віссю обертання характерна низька ефективність (KPD - лише 0,2), Але в той же час вони можуть виробляти електроенергію при дуже слабкому вітрі.

Інструменти і матеріали, необхідні для створення вітрового генератора

Для створення вітрового генератора необхідний наступний мінімальний набір інструментів і матеріалів:

• дриль;
• болгарка;
• сварка;
• набір ключів і свердел;
• ножовка или лобзик;
• тонкий листовий метал або міцний пластик;
• фанера;
• труби;
• куточки;
• болти і гайки;
• АКБ;
• матеріали для виготовлення генератора (двигун, редуктор).

Технологія будівництва вітрового генератора

Простота конструкції вітрового генератора дозволяє зібрати його самостійно. Для цього необхідно знати основи фізики і електрики і володіти навичками поводження з побутовим інструментом.

Спочатку необхідно визначитися з необхідними характеристиками вітрового генератора і вже під них шукати схему його пристрої. На сьогоднішній день існує безліч варіантів побудови вітрового генератора своїми руками. При виборі варіанту необхідно пам'ятати, що вітровий генератор повинен відповідати таким основним вимогам:

• простота;
• технологічність виготовлення;
• ремонтнопригодность;
• захищеність від шквального вітру.

Технологія виготовлення найпростішого вітрового генератора полягає в послідовному виконанні декількох основних операцій.

На втулку велосипедного колеса кріпляться лопаті (Від трьох до шести штук), виготовлені з дюралюмінію або жорсткого пластика. Лопаті необхідно відшліфувати так, щоб передня частина їх була напівкруглої, а задня - загостреною. Чим довше лопаті, тим більше потужності, що виробляється.

Як генератор можна використовувати двигун від будь-яких побутових приладів. При його виборі необхідно керуватися таким правилом: чим більше вольт на один оборот - тим краще. Ротор двигуна жорстко з'єднується з втулкою з укріпленими на ній лопатями.

По краях хвостової балки, виготовленої з труби, закріплюються хвіст і генератор, які повинні бути уравновешены. Хвіст виготовляється з листового металу або жорсткого пластика розміром 300 × 300 мм будь-якої форми. Для захисту від зовнішніх впливів генератор накривають захисним кожухом.

Вся ця конструкція збирається на поличці, звареної з куточків. Потім ця поличка встановлюється на торець щогли таким чином, щоб вся конструкція могла легко повертатися в залежності від напрямку вітру (для цих цілей найбільш часто використовуються шарикопідшипники).

Щогла є трубою, укріплену за допомогою розтяжок. Усередині її проходять електричні дроти, що сполучають генератор з АКБ і інвертором.

Потужності, що виробляється таким вітровим генератором, цілком достатньо для автономного електропостачання приватного будинку.