Мощност и ефективност на вятърни генератори от различни видове, преглед на технически характеристики

Описание и характеристики на различните видове вятърни генератори, техните силни и слаби страни и приложения в различни области.

към съдържанието?

Въведение

Загрижеността за околната среда и за собствения портфейл подтикна светлите умове на човечеството да измислят и внедрят нови методи за производство на енергия, чийто източник ще бъдат неизчерпаемите ресурси: слънцето, водата и вятърът. Използването на всеки такъв източник има своите предимства и недостатъци, но вятърната енергия се счита за най-достъпна и ефективна.

Разбира се, природата налага определени ограничения върху използването на вятърни генератори и материалните разходи за производство на 1 kW електроенергия от слънчева и вятърна енергия са приблизително сравними. Но в северните ширини, особено в крайбрежните райони, използването на вятърни генератори е извън конкуренцията.

Въпросът за осъществимостта на инсталирането зависи от средната скорост на вятъра в региона. Започвайки от 4 m / s, инсталирането на вятърен генератор се счита за подходящо, а при 9-12 m / s работи с максимална ефективност. Но мощността на вятърния генератор зависи не само от скоростта на вятърния поток (диаграма 1), но и от диаметъра на ротора и площта на лопатките (диаграма 2).

към съдържанието?

Изчисляване

Ако средната скорост на вятъра е известна, тогава чрез манипулиране на стойностите на диаметъра на винта или неговата площ е възможно да се извлече подходящата мощност на инсталацията, която е необходима.

P = 2D*3V/7000, kW, където P е мощност; D е диаметърът на винта, m; V е скоростта на вятъра в m/s.

Тази формула за изчисляване на ефективността на вятърния генератор е валидна само за лопатково-хоризонталния тип.

към съдържанието?

Видове

В момента има 2 вида вятърни генератори в серийно производство:

Въртележка— оста на въртене е разположена вертикалноспрямо посоката на вятъра. Те имат редица предимства в сравнение с класическите хоризонтални:

Произвеждат електричество при ниска мощност на вятъра;

Те не изискват сложни, активни системи за насочване на вятъра, като резултат са идеални за зони с турбулентни въздушни потоци.

Някои индустриални модели не се нуждаят от висока мачта, самата ос на острието е мачта. Поради това те са лесни за поддръжка;

Ниско ниво на шумово замърсяване до 30 dB;

Отличен външен вид.

Но те имат сериозен недостатък - те са бавни. За преодоляването му се използват повишаващи скоростни кутии, което донякъде намалява ефективността.

Крило - хоризонтални вятърни мелници. Този тип вятърен генератор е най-често срещан, когато се използва в промишленото производство на електроенергия.

Предимства:

• По-висока скорост на въртене, позволява свързване с генератора, което повишава ефективността;
• Лесно производство;
• Голямо разнообразие от модели.

Недостатъци:

• Високо ниво на шум и ултразвуково замърсяване. Може да бъде опасно за здравето на хората. Поради това производствените мощности са разположени на изоставени места;
• Необходимостта от използване на стабилизатор и устройства за посока на вятъра;
• Скоростта на въртене е обратно пропорционална на броя на ножовете, така че индустриалните модели рядко използват повече от три ножа.

Работата по преодоляването на последния недостатък е в ход от доста време. Разработени и произведени са няколко малки модела вятърни генератори. Ефективността им е доста висока за класа на мощност, поради оригиналната структура на острието.

Площта на устойчивост на вятър в такъв модел е минимална, може да работи със силаскорост на вятъра 2 m/s и мощност 30 W в същото време. Но като се има предвид, че до 40% от енергията отива на триене и други загуби при модели от този клас, останалите 18 W не са достатъчни дори за осветление с една крушка. За използване в страната или в частна къща е необходимо нещо по-сериозно.

към съдържанието?

Избор на модел

Цената на комплект ветрогенератор, инвертор, мачта, SHAVR — шкаф за автоматично включване на резерва, пряко зависи от мощността и ефективността.

Максимална мощност kW Диаметър на ротора m6Височина на мачтата

m6Номинална скорост m/s Високо напрежение

вторник

0.55 2.5 6 8 24

2.6 3.2 9 9 120

6.5 6.4 12 10 240

11.2 8 12 10 240

22 10 18 12 360

Както виждаме, за пълно или частично захранване на имението с електричество са необходими генератори с висока мощност, които са доста проблематични за самостоятелно инсталиране. Във всеки случай високите капиталови инвестиции и необходимостта от извършване на монтажни работи на мачта с помощта на специално оборудване значително намаляват популярността на вятърните енергийни системи за лична употреба.

Има преносими вятърни генератори с малка мощност, които можете да вземете със себе си на пътуване. Тези компактни модели се монтират бързо на място, не изискват специални грижи и осигуряват достатъчно енергия за комфортна почивка сред природата.

И въпреки че максималната мощност на такъв модел е само 450 W, това е достатъчно, за да освети целия къмпинг и прави възможно използването на домакински електрически уреди далеч от цивилизацията.

За средни и малки предприятия инсталирането на няколко вятърни генераторни станции може да осигури значителни икономии на енергийни разходи. Много европейски компании се занимават с производство на продуктиот този тип

Това са сложни инженерни системи, които изискват профилактика и поддръжка, но номиналната им мощност е такава, че може да покрие нуждите на цялото производство. Например в Тексас в най-голямата вятърна ферма в САЩ само 420 такива генератора произвеждат 735 мегавата годишно.

към съдържанието?

Последни разработки

Напредъкът не стои неподвижен и новите разработки повишават ефективността на вятърните генератори буквално до нови висоти. Една от най-отнемащите време части от създаването на вятърна електроцентрала беше инсталирането на наземни системи: мачта, генератор, ротор, перки. На малка надморска височина, близо до земята, вятърните течения не са постоянни и издигането на генериращите мощности до голяма надморска височина прави мачтата твърде сложна и скъпа.

Сега това може да се избегне. Компанията Makani Power разработи летящ вятърен генератор - крило, което, изстрелвайки го на височина от 550 м, може да получи до 1 MW електроенергия годишно.