Современный дачный электрик - Пестриков Виктор Михайлович - Страница 20

Планируя приобрести ветрогенератор для загородного дома, необходимо учитывать также стоимость дополнительного оборудования (аккумуляторных батарей и т. п.). Стоимость всей системы ветроэлектрической установки «под ключ» мощностью 2 кВт в условиях Подмосковья составляет около 200 тыс. руб.

2.6.5. Устройство современного ветрогенератора

Основные элементы автономной ветроэнергетической установки: ветроколесо, генератор, мачта, регулятор, контроллер, инвертор и аккумуляторная батарея (рис. 2.13).

Рис. 2.13. Структура автономной ветроэнергетической установки и устройство ветрогенератора: 1 – лопасти турбины; 2 – ротор; 3 – направление вращения лопастей; 4 – демпфер; 5 – ведущая ось; 6 – механизм вращения лопастей; 7 – электрогенератор; 8 – контроллер вращения; 9 – анемоскоп и датчик ветра; 10 – хвостовик анемоскопа; 11 – гондола; 12 – ось электрогенератора; 13 – механизм вращения турбины; 14 – двигатель вращения; 15 – мачта

У классических ветровых установок ветроколесо имеет три лопасти, закрепленные на роторе. Вращаясь, ротор генератора создает трехфазный переменный ток, который передается на контроллер, далее преобразуется в постоянное напряжение и подается на аккумуляторную батарею [15].

В устройстве автономной энергетической установки ротор, мачта и генератор – основные элементы, но далеко не единственные. Один из важных компонентов – электрический регулятор, который прерывает ток, текущий на батарею, если она полностью заряжена. Без регулятора произойдет закипание электролита. В более сложные схемы ветроэнергетических установок входит контроллер, управляющий многими процессами ветроустановки (поворотом лопастей, зарядом аккумуляторов, защитными функциями и др.). Он преобразовывает переменный ток, который вырабатывается генератором в постоянный для заряда аккумуляторных батарей.

Накопителем тока служит как минимум одна батарея. Для таких установок требуются специальные батареи (автомобильные не походят!), которые аккумулируют малейшие токи и потому надежны в плане инерционной и глубокой зарядки (12 В/125 А-ч).

Обычно от батарей могут питаться только 12– или 24-вольтовые потребители. Но при подключении инвертора (преобразователя тока) можно включать приборы на 220 В.

При полном штиле ток, естественно, не вырабатывается, а если подключены пользователи длительного действия (на 12 или 24 В), батареи быстро разрядятся. Если батареи часто подвергаются полной разрядке, то срок их эксплуатации значительно сокращается. Средство профилактики – дополнительное защитное устройство, препятствующее полной разрядке аккумуляторов.

Конструкция ветряных генераторов предусматривает защиту от ураганных ветров. Высокая мачта должна быть надежно закреплена на прочных растяжках (тросами). Все токоподводящие части тщательно изолируют.

2.6.6. Схемы включения ветрогенератора

В загородном доме электрическая сеть может питаться только от ветроэнергетической установки, в схему которой включены аккумуляторные батареи (рис. 2.14).

Рис. 2.14. Автономная ветроэнергетическая установка

Для того чтобы ветроустановка надежно и бесперебойно обеспечивала электричеством загородный дом, в его сеть желательно включить дизель-генератор и солнечную батарею. Это особенно целесообразно в регионе с нестабильными ветрами. При исчерпании запаса энергии, накопленной ветрогенератором, мгновенно и незаметно для пользователя происходит включение дизельного генератора.

Наличие в загородном доме централизованной электрической сети позволяет построить переключение питания дома при отсутствии ветра и полном разряде аккумуляторов на электросеть (рис. 2.15). Переключение производится устройством автоматического включения резерва (АВР), которые специально предназначены для автоматического переключения электропитания с первого питающего ввода на второй в случае пропадания напряжения на первом вводе. Переключение с одного ввода на другой происходит за время от 0,1 до 30 с, при этом временная уставка может регулироваться.

Рис. 2.15. Автономная ветроэнергетическая установка с переключением на центральную электрическую сеть

Схема, приведенная на рис. 2.15, может задействовать ветрогенератор в качестве резервного источника питания. В этом случае АВР переключает вас на аккумуляторные батареи ветрогенератора при потере питания от электросети.

2.6.7. Разновидности ветрогенераторов

Различают две основные конструктивные разновидности ветрогенераторов: вертикальные и горизонтальные (рис. 2.16). У горизонтальных ось вращения ветроколеса расположена горизонтально относительно поверхности земли, у вертикальных, соответственно, вертикально [16].

Рис. 2.16. Автономные горизонтальный (а) и вертикальный (б) ветрогенераторы

Особого различия в работе или производительности обоих видов ветрогенераторов нет. Работают они практически одинаково. Только вертикальные ветрогенераторы дороже горизонтальных почти два раза, вероятно из-за сложности узла вращения лопастей. Некоторые специалисты рекомендуют устанавливать вертикальные ветрогенераторы в местах с высокой турбулентностью и постоянно меняющейся скоростью ветра, а горизонтальные ветряки – во всех остальных случаях [17].

По принципу работы различают автономные ветрогенераторы (off-grid) и подключенные к внешней сети электроснабжения (on-grid). Системы on-grid при нехватке энергоресурса ветрогенератора берут недостающую энергию во внешней сети. Если ветрогенератор вырабатывает энергии больше, чем потребляет подключенный к нему объект, излишки энергии также поступают в сеть.

Ветрогенераторы делятся на промышленные и бытовые. Промышленные ветрогенераторы обладают мощностью до 5–6 МВт. Бытовые ветрогенераторы предназначены для использования частными лицами и обладают мощностью до 10–15 кВт.

Ветрогенераторы большей мощности обычно называют ветряными электростанциями или ВЭС. Такие станции могут обеспечить электроэнергией поселок или небольшой город, но они занимают значительную площадь. Ветрогенераторы, установленные вдоль морского побережья, постоянно поставляют электроэнергию потребителям.

2.6.8. Выбор ветрогенератора

Специалисты рекомендуют перед выбором ветрогенератора оценить следующие основные факторы: пиковую нагрузку на объекте, среднее месячное потребление электроэнергии, среднюю скорость ветра и площадь, отводимую под установку ветрогенератора.

Чем больше высота мачты, тем больше скорость ветра, который крутит "вертушку". Однако с увеличением высоты мачты растет стоимость оборудования и его монтажа. Оптимальным, по мнению специалистов, считается ветрогенератор, поднятый на 10 метров над самым высоким деревом или строением в радиусе 100 метров.

Среднее месячное потребление электроэнергии в вашем коттедже можно посчитать самостоятельно. Для этого достаточно выписать в табличку все электроприборы, указать их мощность, умноженную на время работы, и сложить полученные показатели.