В городских условиях создается устойчивая система выработки электроэнергии. Сбои случаются редко и решаются быстро. Создать бесперебойное электроснабжение в загородных условиях достаточно сложно, поэтому люди ищут альтернативные источники энергии. К ним относятся ветряные турбины, которые вырабатывают электроэнергию из ветра. Их также можно назвать ветряками, ветрогенераторами. Ветряк можно купить или сделать самому. Этого будет достаточно для питания бытовой техники.
Принцип действия
Модель горизонтального ветряка
Под действием силы ветра лопасти устройства начинают вращаться, что приводит в движение ротор. Благодаря обмотке статора полученная механическая энергия преобразуется в электрический ток. Под действием силы вращения полученное электричество накапливается в аккумуляторе.
Количество получаемой энергии напрямую зависит от силы ветра – чем сильнее он дует, тем больше электроэнергии будет храниться в аккумуляторе.
При поворотах вращается и ось, которая связана с несущим винтом. К нему крепятся 12 магнитов, которые вращаются в статоре. Это создает электрический переменный ток той же частоты, что и течет в розетках.
Полученный переменный ток может передаваться на большие расстояния, но не может накапливаться. Поэтому его необходимо преобразовать в постоянный ток. Процесс осуществляется внутренней электронной схемой турбины.
Для получения большого количества энергии ветряные электростанции строятся с большим количеством установок. Их достаточно, чтобы обеспечить энергией несколько домов.
Применение ветрогенераторов
Принцип ветряной мельницы
Ветрогенераторы на электричестве могут использоваться в следующих вариантах:
- оффлайн работа;
- сотрудничество с солнечными панелями;
- работа с запасным аккумулятором;
- параллельно с генератором (дизельным или бензиновым).
Для освещения дачного участка достаточно скорости ветра 45 км/ч. В этом случае турбина будет вырабатывать 400 Вт электроэнергии.
Выбор покупного ветряка
Ветряки для дома
Лучшие ветряки производятся в Германии, Дании и Франции. Эти страны производят установки, которые могут работать в частном секторе, на фермах, в торговых точках. В России альтернативные источники энергии слабо распространены.
При покупке ветрогенератора необходимо понимать, для каких целей он используется. Есть разные модели – с повышенной эффективностью, вертикальные и горизонтальные, без лопастей. Также необходимо понимать, что ветряк имеет КПД примерно 60% и напрямую зависит от скорости ветра.
При покупке генератора для дачи следует отдавать предпочтение установкам на 1-3 кВт. Вам также понадобится небольшой инвертор. Для частного дома эта модель не подходит, особенно если в нем постоянно кто-то живет. В этом случае лучше выбрать модель с аккумулятором большой емкости. Чтобы зарядить его быстро, вам также понадобится мощный генератор. Лучший выбор – ветряк с дизельным генератором и солнечной батареей.
Широко используются коммерческие ветрогенераторы. Энергия от них доставляется предприятиям, где отсутствует электроснабжение.
Сэкономить можно, если сделать ветряки для выработки электроэнергии своими руками.
Создание самодельного ветряка
Самодельный ветрогенератор можно использовать как основной или дополнительный источник энергии. В качестве вспомогательного агрегата может питать светильники в доме и на улице, нагревать воду в бойлере. Как основной источник электроэнергии, он может питать все бытовые приборы, системы отопления и группы освещения. Самостоятельно изготовить ветряк выгоднее, чем купить магазинную модель. Устройства до 5 кВт могут стоить до 200 000 рублей, их ремонт тоже недешев.
Основные узлы ветрогенератора
Генератор
Прежде чем сделать ветряную электростанцию своими руками, необходимо собрать необходимые комплектующие. Для изготовления ветряка потребуются следующие детали:
- Листья. Они могут быть изготовлены из разных материалов.
- Генератор. Его можно собрать самостоятельно или купить готовый.
- Хвостовая часть. Помогает перемещать лопасти в направлении с максимально возможной эффективностью.
- Множитель. Позволяет увеличить скорость вращения ротора.
- Мачта для крепежа. Исправление всех узлов.
- Натяжная веревка. Также фиксируют всю конструкцию ветряной электростанции, сделанную своими руками.
- Аккумулятор, контроллер заряда, инвертор.
Новички могут сделать генератор по простейшей схеме.
Сборка генератора
Сборка генератора
Ветряк можно сделать из любого материала, хоть из пластиковых бутылок. Он будет вращаться на ветру и шуметь. Схемы крепления таких устройств разные – ось можно установить вертикально, горизонтально. Устройство может иметь совершенно разные размеры.
Основой самодельного ветряка является генератор. Чтобы собрать его самостоятельно, вам потребуется:
- Статор. Он изготовлен из двух металлических листов, которые вырезаны в виде круга диаметром 500 мм. К каждому кругу приклеены 12 неодимовых магнитов диаметром 50 мм. Посты обязательно должны чередоваться. Во втором круге полосы располагаются со сдвигом.
- Ротор. Состоит из 9 витков медной проволоки диаметром 3 мм. Каждая катушка должна иметь 70 витков. Размещены на немагнитном основании.
- Ось. Это делается в середине ротора. Для устойчивости конструкция должна располагаться по центру.
Ротор и статор должны быть установлены с расстоянием 2 мм. Обмотки следует соединить так, чтобы получился однофазный источник питания для получения мощности от ветра.
Монтаж лопастей
Изготовление листьев из полипропиленовых труб
В ветреную погоду от самодельного ветропарка можно получить до 3,5 кВт мощности. В среднем этот показатель будет около 2 кВт. В простейшем горизонтальном генераторе выполнены три лопасти. Они могут быть изготовлены из следующих материалов:
- Три. К недостаткам можно отнести образование трещин в процессе эксплуатации. В будущем лезвия нужно будет заменить.
- Полипропилен. Это лучший вариант для маломощных ветрогенераторов.
- Металл. Считается самым прочным, качественным, долговечным и надежным материалом для лопастей ветряных мельниц. Для таких целей рекомендуется выбирать дюралюминий – он надежный и не очень тяжелый.
Самое сложное в процессе изготовления ветрогенератора – получить сбалансированную конструкцию. При соблюдении всех нюансов и правильных расчетов конструкция будет служить надежно и не будет повреждена.
После изготовления лопастей их следует установить вместе с ротором на монтажную платформу. К нему крепится хвостовая часть.
Запуск
Схема сборки
Важно правильно выбрать место для ветряка. Элемент необходимо разместить вертикально и как можно выше, чтобы он попал в зону сильного ветра. Рядом не должно быть крупных строений и деревьев, а также других объектов, которые будут мешать циркуляции воздушных потоков в ветряке для электричества.
Когда собранная установка начнет работать, к ней нужно подключить мультиметр. Его подключают к ветке генератора для проверки наличия напряжения. Как только он будет зарегистрирован, можно считать, что ветряк готов к полноценной работе. Затем разрабатывается схема доставки полученного электроснабжения в дом и другие объекты.
Подключение в доме
Схема подключения
К ветряку нужно подключить бытовые приборы, которые будут получать от него мощность. Для этого необходимо купить инверторный преобразователь с КПД 99%. Тогда будут минимальные потери при преобразовании постоянного тока в переменный.
В корпусе будет 3 узла:
- Батарея. Накапливает энергию.
- Управление зарядкой. Отвечает за срок службы батареи.
- Конвертировать. Преобразует постоянный ток в переменный.
Оборудование электропитания можно устанавливать на устройства, работающие с напряжением 12-24 В. Тогда отпадает необходимость в преобразователе-преобразователе.
