Ветрогенераторы: вертикальные против горизонтальных. Горизонтальный ветрогенератор
вертикальные против горизонтальных :: NoNaMe
Достоинства и преимущества ветрогенераторов с вертикальным ротором. Промышленные и самодельные.----------------------<cut>----------------------
Многие сейчас выражают разочарованность в ветровой энергетике. То что раньше казалось неисчерпаемым ресурсом даровой энергии, на практике оказалось не так уж выгодно. Это связанно в основном с генераторами.Ветровые генераторы в жизни выходят дорогими, неудобными, сложными в установке и настройке, и к тому же весьма непостоянными. При малом ветре они вообще ничего не вырабатывают, а при ураганных тоже, поскольку останавливаются что-бы избежать поломки. Если при этом всём сравнить стоимость электроэнергии из существующих сетей, со стоимостью ветрогенератора с установкой, то становится вообще печально. Сроки окупаемости у них слишком большие, а необходимость в подключении к общим сетям всё-равно сохраняется, на случай остановки/поломки ветряка.К тому-же многие уже считают, что леса громадных ветряков очень портят пейзаж, шумят и нифига не эффективны. Эти утверждения конечно-же весьма субъективны и могут быть оспорены. Но это всё равно не успокоит тех людей, которым нынешние ветряки весьма мешают.Но что, если мы просто пользовались неправильной конструкцией? Ведь практически все нынешние ветряки имеют конструкцию эдакого пропеллера на флюгере, что может быть, совсем не оптимальная конструкция.
Мне отчего-то кажется, что ветряки с вертикальной осью вращения должны быть эффективнее. Может быть это всего лишь моё заблуждение, но ещё в детстве прочитав в журнале "Юный техник" про самодельный вертикальный ветряк, я уже стал недоумением смотреть на горизонтальные ветряки. Вертикальный ветряк: 1) успешно работает при любом направлении ветра. 2) занимает меньшую площадь 3) имеет высокие обороты при низкой скорости ветра 4) простую конструкцию — не нуждается в высоких мачтах и растяжках, редукторах (генератор прямо на оси ротора) 5) меньше шумит (некоторые) 
Ветрогенератор вертикально-ориентированный инерционный типа Vertical-axis wind turbines (вертикально-осевая ветроустановка) с выраженным свободным инерционным моментом вращения, благодаря использованию принципов магнитной левитации являются на сегодняшний день одними из самых эффективных. Легкость старта вращения ветрогенератора обусловлена используемым принципом магнитной левитации. Вертикально-осевой ветрогенератор собирается с использованием редкоземельных неодимовых магнитов. Многополюсность генератора позволяет получить номинальное напряжение на малых оборотах и полностью отказаться от редукторов. Ветрогенератор вертикальный стартует при скорости ветра уже от 1,5 м/с, и вырабатываемая мощность практически равна номинальной при скорости ветра 3-4 м/с (в отличие от вертикальных ветрогенераторов, которые стартуют при скорости ветра от 5 м/с). Или собрать самому подобно тому что приведён на иллюстрации из "Юного техника" Ветрогенератор Роторного типаВетрогенератор Роторного типа. Мощностью до 1.5 КВтДля этого нужно:* автомобильный генератор 12V (живой)аккумулятор 12V любой (кислотный или гелиевый) даже практически "мертвый"** металлическое ведро из-под краски, лака или старая БОЛЬШАЯ кастрюля (из алюминия или нержавейки)* автомобильное реле зарядки аккумулятора* Реле контрольной лампы заряда (авто)* Выключатель ПГ полугерметичный, кнопка на 12V* Вольтметр (от любого старого измерительного уст-ва или готовый автомобильный)* Доза наружная большая (коммуникационная коробка)* провода (минимум 2.5 квадрата сечением, лучше 4)* 4 болта М с гайками, шайбами, гроверами* 2 больших хомута или нержавеющая проволока (для крепления генератора к мачте)* Инструмент: дрель со сверлами, отвертка, ключи, кусачки и т.п. Ну а от себя ещё добавлю, что ветрогенераторы такого типа можно было бы выполнить из лёгких пластмассовых деталей и установить на любой фонарный столб или опору электропередач, чтобы энергии хватало хотя-бы на освещение и/или радио-ретранслятор (WiFi/WiMAX). Расставленные вдоль дорог такие ветряки смогут даже в безветренную погоду от воздушных волн создаваемых транспортом. В качестве батареи/аккумулятора для запасания энергии в светлое время суток, может послужить либо сам пластиковый корпус турбины, либо обмотанная вокруг столба лента. Будучи изготовленными или множества слоёв проводящей фольги и изолирующего пластика (вторсырья), они представляли бы собой конденсатор/аккумулятор. Ну или что-то в этом духе. Столбы всё равно с пейзажа не убрать, и к ним, а также шуму от дорог все уже привыкли и смирились. Кстати, а снимаемые с ветряков показания скорости и направления ветра можно было бы по сети электропередач передавать на метеостанции таким образом уточняя метеоданные. Ветрогенератор с горизонтальной осью вращения: преимущества и недостатки
Написано 6 января 2018от generator-prosto.
Энергия ветра — это одна из доступных форм солнечной энергии. Образование ветров происходит в результате неравномерного прогрева атмосферы солнечным светилом, неровностей земной поверхности и естественного вращения Земли. Направление потоков ветра изменчиво и полностью зависит от рельефа земной поверхности, присутствия водоемов, растительности. Для использования и преобразования благ природы уже много лет люди используют горизонтальные ветрогенераторы. Используя такие установки, человечество преобразует движение воздушных масс в механическую, а затем и в электрическую энергию.
Использование энергии ветра человечеством началось еще много веков тому назад, когда появились первые ветряные мельницы, качающие воду, измельчающие зерно и так далее.
Наиболее распространенной моделью используемых горизонтальных ветрогенераторов является трехлопастный. Закрепив такую установку на устойчивой возвышенной поверхности можно снабдить электричеством как 1 дом, так и небольшое поселение.
Что такое ветрогенератор
Горизонтальные ветрогенераторы – это современные установки, которые служат для переработки кинетической энергии ветра в механическую энергию, а потом в электрическую. Относительно своего предназначения такие устройства разделяются на 2 категории: промышленного и домашнего назначения.
Ветрогенераторы промышленного назначения зачастую объединяются в большие и средние комплексы, получая при этом ветряные электростанции. Обустройство комплексов таких масштабов может позволить себе только государство или достаточно крупные энергетические корпорации.
Некоторые модели бытовых ветрогенераторов могут осуществлять работу в автономном режиме, без непосредственного подключения к электрической сети. Также разработаны модели устройств с модулем постоянного тока — специально задуманные для работы на солнечных батареях и могут быть частью домашней системы электрического питания.
Принято полагать, что использование бытовых генераторов ветра малоэффективно по причине:
- большой стоимости преобразовательного инвертора;
- большой стоимости накопительных аккумуляторов.
Для реализации надежного электрического снабжения установки иногда к такой системе добавляют дизель-генератор, который по стоимости где-то равен установке.
На сегодня наиболее эффективным с экономической точки зрения является получение не только механической энергии, но и постоянного электрического тока переменной частоты. Такой ток в дальнейшем трансформируется при помощи ТЭНов в полезное тепло для нагревания системы отопления или центрального водоснабжения.
В разделе бытовых ветрогенераторов находятся энергетические установки мощностью до 100 кВт. Следует отметить, что установки мощностью менее 1 кВт относят к домашним приборам, которые зачастую устанавливают в загородных домах, на фермах или яхтах.
Как работает установка
В момент прохождения ветра через турбину происходит вращение лопастей установки за счет кинетической энергии ветра. Такое действие заставляет вращаться внутренний вал, напрямую соединенный с редуктором. В результате чего увеличивается скорость вращения и внутреннего вала, подсоединенного к генератору, осуществляющего вырабатывание электроэнергии.
Зачастую ветряные турбины состоят из стальной полой мачты, высота которой может варьироваться от 10 до 100 метров; турбинного ротора; лопастей; генераторной оси; генератора; редуктора; инвертора и аккумулятора.
Современные горизонтальные ветрогенераторы оснащены специализированным оборудованием, которое способно самостоятельно оценивать воздействие окружающих факторов и автоматически поворачивать оборудование по направлению ветра, менять угол поворота или «шаг» лопастей для оптимизированного использования энергии.
Какие бывают разновидности
В зависимости от количества лопастей ветрогенераторы разделяются на одно-, двух-, трех- и многолопастные.
- Однолопастные ветрогенераторы состоят из одной лопасти и противовеса, который выполняет роль балансирующего механизма в системе. Главным достоинством таких установок является высокая скорость вращения благодаря более низкому моменту инерции. Помимо этого, ротор такой конструкции имеет более низкую стоимость за счет небольшого числа лопастей. Сегодня происходит выпуск однолопастных генераторов мощностью до 10 кВт.
- Двухлопастные ветрогенераторы состоят из 2 лопастей. Главным достоинством таких установок является уравновешенность ротора в любом угловом положении его лопастей. Такое их достоинство нашло применение в самоподъемных устройствах малого и среднего диапазона мощностей.
- Трехлопастные установки на сегодня являются наиболее распространенными и востребованными моделями, номинальная мощность которых составляет от нескольких ватт до 7 МВт.
Многолопастные установки имеют большое количество лопастей, которое может достигать 50 штук. Такие установки получили наибольшее распространение в области ветронасосных систем.
Преимущества и недостатки
- Абсолютное отсутствие сырья и производственных отходов.
- Энергия ветра — это общедоступный и возобновляемый ресурс, который не исчезнет вне зависимости от используемого количества за день, неделю или год. Энергия ветра относится к источнику чистой добычи электричества, так как ветряные электростанции не осуществляют пагубных выбросов веществ или парниковых газов в атмосферу.
- Даже с учетом высокой первоначальной стоимости закупки всего комплекса оборудования, его окупаемость превышает иные приобретения генераторов, работающих на ископаемом топливе. При сравнении ветрогенераторов и установок, работающих на ископаемом топливе, во время всего срока эксплуатации, то ветроустановки являются более конкурентными. Они не требуют дополнительных затрат на осуществление работы и эксплуатационные затраты сводятся к минимальным.
К недостаткам таких систем можно смело отнести:
- Лопасти такого оборудования создают шумы, портят ландшафт, являются преградой для некоторых птиц, летучих мышей, совершающих полет. Естественно, что для большинства из этих проблем уже найдено решение с использованием различных современных технологий и продуманного размещения оборудования.
- Непостоянное воздействие требуемой силы ветра для обеспечения работы прибора. В местах, где сила ветра слабая — не рентабельно осуществлять установку горизонтальных ветрогенераторов.
- Устройства ветрогенераторов могут создавать большие проблемы для иных способов эксплуатации земельных наделов.
- Ветряные лопасти могут мешать осуществлять выпас скота.
- Занимают достаточно много места, которое прежде было определено под посевы.
За последние годы рынок ветрогенераторов набирает активные обороты. За небольшую сумму уже сегодня можно приобрести современный ветрогенератор полностью обеспечивающий автономное питание вашего загородного или частного дома на долгие годы.
Зачастую для обеспечения дома вполне хватает ветрогенератора мощностью 1 кВт, при средней скорости ветра 7 м/с. В случае, если ветрогенератор установлен в не ветряной зоне, то дополнительно осуществляется монтаж фотоэлектрической солнечной батареи.
Популярные статьи:
Опубликовано в Популярные статьиgenerator-prosto.ru
Вертикальный ветрогенератор: типы, описания, фотографии.
Ветрогенераторы с ротором СавониусаВ качестве лопастей в роторе Савониуса используются два или несколько полуцилиндров. Для ротора Савониуса характерны высокие пусковые крутящие моменты, работа при относительно низких скоростях и относительно высокая технологичность его производства. Недостатками ротора Савониуса являются: более низкая эффективность работы лопастной системы, по сравнению с горизонтально-осевыми ВЭУ; относительно высокая материалоемкость. В настоящее время ветрогенераторы с ротор
alternativenergy.ru
Горизонтальный ветрогенератор
Ветрогенераторы горизонтального типа
Большая часть выпускаемых ныне ветрогенераторов это ветрогенераторы с горизонтальной осью вращения. Условно говоря, горизонтальный ветрогенератор похож на вентилятор. При этом разработчики с давних пор ищут наиболее оптимальный вариант такого ветрогенератора.
Ведь, как известно, выигрывая в чём-то одном, проигрываешь в другом. Чем меньше лопастей, тем быстрее вращается винт, тем большую мощность можно получить от генератора. Но чем быстрее, тем шумнее, тем позднее момент страгивания винта при слабом ветре, тем сильнее опасность дисбаланса ветряка. Всё это берут в расчёт при размышлениях какой ветрогенератор горизонтальный купить?
Наша практика свидетельствует – наиболее сколь комфортными, столь и надёжными являются трёхлопастные. Эти ветряки, показывая приемлемую производительность, с успехом могут работать в местах дачной и коттеджной застройки. Например, ветрогенератор горизонтальный 3 кВт вполне способен обеспечить электроэнергией семью, проживающую в собственном доме.
Какой купить с горизонтальной осью ветрогенератор Вам поможет наш каталог. Там представлены ветряки различных типов и мощностей.
Вертикальный или горизонтальный ветрогенератор
В последнее время всё больший интерес проявляется к вертикальноосевым ветрогенераторам. Им посвящён отдельный раздел, там рассматриваются их особенности. Отмечается, что они имеют множество преимуществ. Однако сбрасывать со счетов горизонталки ни к чему. Проведём небольшое сравнение ветрогенераторов вертикального и горизонтального.
Какие аргументы относительно выработки и прочего в отношении вертикалок не приводи, цена их гораздо выше горизонтальных. Ветрогенераторы горизонтального типа стоят в полтора-два раза дешевле. Вес вертикального вместе с ротором выше, следовательно, тяжелее поднять его на высоту, где ветер сильнее. Поэтому, какой ветрогенератор лучше вертикальный или горизонтальный определить в силах только сам заказчик. Мы этому лишь способствуем.
rusveter.ru
Ветрогенераторы
Основные виды предлагаемого нами оборудования
Ветряки с горизонтальной и вертикальной осью вращения
Ветрогенераторы однолопастные, двухлопастные, трехлопастные, многолопастные, безлопастные
Жёстколопастные и парусные ветрогенераторы
Ветрогенераторы с фиксированым и изменяемым шагом винта
Ветрогенераторы с горизонтальной осью вращения (крыльчатые)
получили наибольшую популярность, ось вращения турбины расположена параллельно земле, лопасти вращаются против ветра. Эта турбина известна всем в виде ветряной мельницы. Конструкция горизонтальных ветрогенераторов предусматривает автоматический поворот головной части (в поисках ветра), а также поворот лопастей, для использования ветра небольшой силы. Если ветер начинает дуть в другую сторону, то и турбина вместе с лопастями меняет своё направление. Горизонтальные ветряки могут применяться не только в крупных энергостанциях (ветрофермах), но и для обеспечения электроэнергией отдельных жилых и нежилых построек.
Ветрогенераторы с вертикальной осью вращения
лопасти таких турбин движутся параллельно земле. Их можно ввести в действие на любой местности, так как на их движение не влияет направление ветра. Ось турбины устроена так, что всё её оборудование можно установить на небольшом расстоянии от земли и производителю не нужно строить высокую башню. Вертикальные ветрогенераторы гораздо менее эффективны, чем горизонтальные. У вертикальных турбин половина работы лопасти происходит противоположно направлению ветра. А у горизонтального генератора, темп теряется только из-за смены ветра и, соответственно, поворота лопастей в другую сторону. Для его установки понадобиться гораздо больше места, чем для горизонтального генератора. С учётом что для ориентирования горизонтального ветрогенератора достачно флюгера, то вертикальный ветрогенератор для автономного электроснабжения теряет все преимущества.
Ветрогенераторы однолопастные
российские инженеры недавно разработали новый вид ветрогенераторов. Новинка получила название однолопастные генераторы, которые имеют массу преимуществ. Однолопастные ветрогенераторы Electro Wind были приспособлены к работе в условиях слабых ветров. Они в два раза быстрее. И это заметно даже при одинаковых условиях работы, то есть скорости и направлению ветра. Кроме этого, стоимость нового ветрогенератора ниже за счет того, что цена на ветряк на 80 процентов отражает стоимость электрогенератора. В них используется двигатель, который стоит на порядок ниже. Еще одним преимуществом однолопастных ветрогенераторов является высокое КПД. Этот показатель составляет 50 процентов и выше КПД обычного генератора на 2 процента. Конструкция однолопастного ветрогенератора просчитана до мельчайших деталей. Этим занимались специалисты по динамике из академии Жуковского. Работа однолопастных ветрогенераторов практически бесшумна, а в некоторых случаях уровень шума может быть таким же, как и у обычных генераторов.
Двухлопастные ветряки
имеют те же преимущества, что и однолопастные. Еще одним безусловным достоинством этих ветрогенераторов является уравновешенность ротора при любом угловом положении лопастей, за счет четного их количества. Это их достоинство нашло применение в самоподъемных ветрогенераторах малого и среднего диапазона мощностей. При подъеме с земли или опускании на землю самоподъемных двухлопастных ветрогенераторов, плоскость их ротора, при любом угловом положении лопастей будет стремиться занять горизонтальное положение, что значительно упрощает технологию процесса подъема или опускания этих устройств.
Трехлопастные ветряки
являются наиболее распространенными из предлагаемых на рынке ветряков. Их номинальная мощность составляет от нескольких ватт до 7 МВт. Все ветроэнергетическое оборудование большой мощности (от 500 кВт и выше) представляют трехлопастные горизонтально-осевые ветрогенераторы.
Многолопастные ветряки
начинают вращаться на меньших скоростях, чем двух- и трёхлопастные, но для выработки электроэнергии важен не сам факт фращения, а выход на нужные обороты. Каждая дополнительная лопасть увеличивает общее сопротивление ветроколеса, а это усложняет выход на рабочие обороты генератора, увеличивая необходимую рабочую скорость ветра. Многолопастные будут начинать вращаться при меньших скоростях, но они больше применимы, где важен сам факт вращения, то есть для перекачки воды или других подобных действий. При применении же для выработки электроэнергии многолопастных ветряков, они создают лишь видимость работы.
Безлопастные ветряки
такой ветрогенератор, созданный стараниями инженеров компании Saphon Energy, работает по принципу парусника. Он сконструирован так, что «парус», который больше похож на тарелку, ловит ветер, преобразуя энергию движущейся массы воздуха в электричество. Благодаря напору ветра (даже небольшого) парус колеблется, способствуя движению небольших поршней, расположенных в верхней части системы.
Поршни, в свою очередь, запускают в работу особую гидравлическую систему, которая и преобразует кинетическую энергию в электричество. По словам разработчиков, Saphonian, так называется система, не содержит ни трансмиссий, ни «коробки передач». Кроме того, такая система практически не шумит. В то же время, КПД такой системы в 2,3 раза выше, чем у обычного ветрогенератора. Кроме того, расходы на поддержание системы в работе на 45% ниже, чем в случае традиционной схемы работы.
Жёстколопастные ветрогенераторы
жёсткие лопасти ветрогенератора изготавливаются из металла (легкие твердосплавы – дюраль, титан), стеклопластик, углеволокно, древесина. Для них требуется ежегодное обслуживание (замена антикорозийной плёнки на концах лопастей). Без обслуживания жёсткая лопасть продолжит работать, чуть потеряв в своих характеристиках.
Парусные ветрогенераторы
для изготовления применяются различные современные высокотехнологичные ткани – гельвенор (Gelvenor), Cuben, NewSkytex, Toray, Sofly. Ранее использовались парусина, лаке, Pertex, Carrington. Стоят они значительно меньше жёстких да и проще в изготовлени. Но это дешивизна может обернуться большими расходами. При диаметре ветроколеса в 3 метра на рабочих оборотах генератора (400-600 оборотов в минуту) конец лопасти движется со скоростями в 500 км/ч. Даже в идеальных условиях это серъёзное испытание, а если учеть что в востухе постоянно есть пыль и песок, то для парусной лопасти может потребоваться полная замена не через год, а уже после первых сильных ветров. Поэтому для автономного электроснабжения, где требуется значительная наджность компонентов системы, применение парусных лопастей не рекомендуется.
Ветрогенераторы с фиксированым шагом винта
достоинством таких винтов является простота конструкции и технологичность изготовления, при некоторой, вполне определенной скорости потока, которую задал разработчик, все сечения лопасти работают на оптимальном угле атаки, КПД винта на таком режиме приближается к теоретически возможному и винты создают минимальный шум. Недостатком такого винта является однорежимность. Увеличение или снижение скорости потока нарушает картину обтекания и снижает КПД до 25-35%. Эти винты также должны работать с ограничителями частоты вращения ротора. Их целесообразно использовать в условиях малого градиента скоростей ветра.
Ветрогенераторы с изменяемым шагом винта
изменяемый шаг винта безусловно позволяет увеличить диапазон эффективных скоростей работы. Но внедрение этого механзма неизбежно ведёт к усложнению конструкции лопасти, уменьшению общей надёжности ветрогенратора, утяжелению ветроколеса, а значит будут требоваться дополнительные усиления конструкции. Всё это приводит к удоражанию всей системы, как при покупке, так и при эксплуатации.
iceberg29.ru
