Generator wiatrowy do domu prywatnego: urządzenie, rodzaje, przegląd najlepszych ofert

Wiatraki już dawno przestały być egzotyczną nowością, obecnie są uważane za jedną z możliwych opcji oszczędzania.Powietrze przepływające nad powierzchnią ziemi niesie ze sobą ogromną ilość energii, która obecnie jest z powodzeniem wykorzystywana w przemysłowych turbinach wiatrowych oraz małych turbinach wiatrowych do użytku prywatnego.

Powiemy Ci, jak wybrać właściwą i kompetentną technicznie instalację generatora wiatrowego dla prywatnego domu. Proponowany przez nas artykuł opisuje zasady montażu i obsługi minielektrowni. Zainteresowanym kupującym udzielane są rekomendacje dotyczące ich wyboru oraz podana jest ocena popularnych modeli.

Budowa i zasada działania turbin wiatrowych

Generatory wiatrowe to specjalne urządzenia, które przekształcają energię kinetyczną wiatru w energię elektryczną. Są to niezależne źródła energii elektrycznej, które doskonale nadają się do instalacji w prywatnych budynkach mieszkalnych, małych i średnich gospodarstwach rolnych oraz bazach produkcyjnych.

Projekt standardowej minielektrowni do użytku domowego obejmuje następujące elementy funkcjonalne:

1. Ostrza aerodynamicznie ukształtowany, aby łapać wiatr.
2. Generator do wytwarzania prądu przemiennego.
3. Kontroler do automatycznego sterowania farmą wiatrową. Umożliwia regulację ładowania baterii oraz dystrybucję przepływów energii pomiędzy urządzeniami.
4. Urządzenie pamięci masowej. Specjalne akumulatory do magazynowania wytworzonej energii elektrycznej.
5. Falownik doprowadzenie parametrów wytwarzanej energii do standardów sieciowych.
6. Maszt, podnosząc ostrza na określoną wysokość nad poziomem gruntu.

Istnieją różne typy masztów: wolnostojące bez odciągów, sztywno mocowane i obrotowe na odciągach. Ten ostatni można opuszczać i podnosić w celu konserwacji, naprawy i renowacji.

Pod wpływem wiatru łopatki zamontowane na wale generatora zaczynają się obracać, pomagając w uruchomieniu wirnika. W rezultacie energia kinetyczna przepływów powietrza zamieniana jest na energię mechaniczną, a następnie na energię elektryczną. Tak wygląda bardzo uproszczony schemat działania wiatraka:

W rzeczywistości energia z farmy wiatrowej nie trafia bezpośrednio do odbiorcy. System musi być podłączony do specjalnych urządzeń do przetwarzania prądu elektrycznego.

Sterownik umieszcza się w obwodzie za generatorem. Przekształca prąd przemienny na prąd stały. W tej postaci energia elektryczna jest akumulowana i magazynowana w akumulatorach, a następnie z nich poprzez falownik przetwarzający prąd stały na prąd przemienny, energia dostarczana jest do prywatnej sieci energetycznej.

Schemat ten umożliwia wygładzenie niestabilności napięcia, a także akumulację energii w okresach całkowitego braku zużycia. A to z kolei umożliwia wykorzystanie generatorów wiatrowych o mocy mniejszej niż całkowita moc domowych urządzeń elektrycznych.

Podczas przetwarzania prądu elektrycznego według schematu AC-DC-AC powstają pewne straty energii, które wynoszą około 20%

Razem z autonomiczną stacją wiatrową możliwa jest instalacja zarówno modułów fotowoltaicznych, jak i generatorów paliwowych.

Jeżeli do wytwarzania energii elektrycznej wykorzystywanych jest kilka urządzeń jednocześnie, obwód uzupełnia się o kolejny element - automatyczny wyłącznik automatyczny (ABP). Konieczne jest, aby w przypadku wyłączenia jednego źródła energii alternatywnej załączone zostało drugie, rezerwowe.

Nowoczesne farmy wiatrowe wykorzystują różne konstrukcje wirników – części wirujących. Mają swoje zalety i wady, różną wydajność i funkcjonalność. Obecnie istnieje wiele opracowań systemów autonomicznych zdolnych do interakcji z wiatrami o różnej prędkości i sile.

Rodzaje elektrowni wiatrowych

W zależności od rodzaju odbiorcy rozróżnia się autonomiczne generatory wiatrowe i instalacje zasilane sieciowo. Te pierwsze dostarczają energię odbiorcom oddalonym od centralnych sieci elektrycznych.

Te drugie mogą liczyć kilkadziesiąt/setki turbin wiatrowych, które tworzą jeden system i dostarczają energię do wspólnej sieci. Moc jednostek autonomicznych rzadko przekracza 75 kW, natomiast moc instalacji sieciowych zaczyna się od 100 kW.

W zależności od rodzaju konstrukcji wyróżnia się generatory wiatrowe:

• Z pionowy oś obrotu;
• Z poziomy oś obrotu.

Urządzenia te są stosowane w różnych warunkach pracy, jednak najczęściej spotykane są modele z osią poziomą. Działają jak zwykłe wiatrowskazy i mają podobną budowę. Oś wirnika obraca się równolegle do powierzchni ziemi.

Jednostki takie charakteryzują się dużą sprawnością (około 40%), prostą regulacją mocy i przystępniejszą ceną, ale charakteryzują się także wysokim poziomem generowanego hałasu i wibracji.Ponadto muszą być skierowane w stronę kierunku wiatru.

Do montażu wiatraka z poziomym wirnikiem potrzebne jest około 120 m wolnej przestrzeni oraz maszt o wysokości co najmniej 8 m

Generatory wiatrowe z pionową osią obrotu mają bardziej zwartą konstrukcję i są mniej podatne na czynniki środowiskowe.

W urządzeniach tego typu turbina jest usytuowana prostopadle do płaszczyzny Ziemi. Takie konstrukcje są uruchamiane nawet przy słabym wietrze i nie zależą od kierunku przepływu powietrza.

Niski poziom hałasu (do 30 dB) umożliwia montaż pionowych turbin wiatrowych na dachach budynków

Istnieje jednak również znacząca wada - wydajność takich generatorów wynosi tylko 15%. Ponadto są droższe od modeli z osią poziomą.

Modele generatorów wiatrowych różnią się od siebie nie tylko położeniem osi obrotu, ale także:

• liczba ostrzy – są wiatraki dwu- i trzyłopatowe, są też modyfikacje wielołopatowe;
• materiały do ​​produkcji części funkcjonalnych – z żaglem i sztywnymi piórami;
• skok śmigła – regulowane lub stałe.

Wiatraki stacjonarne wielołopatowe zaczynają się obracać nawet przy słabym wietrze, natomiast wiatraki dwu- i trzyłopatowe wymagają do działania silniejszych wiatrów. Jednocześnie każda dodatkowa łopatka w konstrukcji stwarza większy opór dla koła, przez co trudniej jest osiągnąć standardową prędkość roboczą generatora.

W zależności od materiału produkcyjnego łopaty do turbin wiatrowychmogą pojawić się pewne trudności w Twojej pracy. Elementy żaglowe są łatwiejsze w produkcji i dlatego tańsze.

Jeśli jednak konieczne jest zapewnienie niezawodnej pracy turbiny wiatrowej do autonomicznego zasilania, warto preferować konstrukcje ze sztywnymi łopatami wykonanymi z metalu lub wzmocnionego włókna szklanego.

Jeśli chodzi o skok śmigła, tutaj również sprawa nie jest taka prosta. Zmienny skok pozwala znacznie rozszerzyć zakres prędkości efektywnych przy eksploatacji farmy wiatrowej, co jest dużym plusem. Ale jednocześnie taki mechanizm zmniejsza ogólną niezawodność instalacji stacjonarnej i znacznie powoduje, że koło wiatrowe jest cięższe, co komplikuje obsługę urządzenia.

Możliwość zainstalowania generatora wiatrowego

Małe elektrownie wiatrowe są obecnie szeroko stosowane jako alternatywne źródła energii elektrycznej, co pozwala na osiągnięcie realnych oszczędności.

Takie urządzenia są zwykle instalowane w domkach letniskowych, w obszarach oddalonych od głównych sieci energetycznych. Ale to nie jedyny powód, dla którego ludzie coraz częściej preferują tego typu konstrukcje.

Właściciele gruntów z powodzeniem wykorzystują generatory wiatrowe, aby uzyskać pełną autonomię i znaczne oszczędności energii

Jednak nie każdy obszar nadaje się do zainstalowania turbiny wiatrowej. Aby minielektrownia mogła w pełni funkcjonować w deklarowanym przez producenta okresie użytkowania, warunki klimatyczne obszaru muszą spełniać wymagania specjalnego sprzętu.

Średnia prędkość wiatru nie powinna być mniejsza niż 4,5-5 m/s. Tylko w tym przypadku montaż obiektu z turbiną wiatrową będzie uzasadniony ekonomicznie.

Aby poznać przybliżone dane dotyczące średniej rocznej prędkości wiatru w poszczególnych regionach, należy zapoznać się ze specjalną mapą wiatru.Dokładniejsze informacje można uzyskać za pomocą anemometru i urządzenia do odczytu sygnału.

Układ pomiarowy należy zainstalować na dużej wysokości, aby pobliskie budynki i drzewa nie zniekształcały wyników.

Decydując się na instalację mini farmy wiatrowej w swoim domu warto pomyśleć także o dostępnej przestrzeni. Jednocześnie należy wziąć pod uwagę, że wiatr musi „chodzić” całkowicie swobodnie po łopatach i bez przeszkód na swojej drodze docierać do nich z różnych stron.

Dlatego za idealne miejsce do zainstalowania turbiny wiatrowej uważa się szczyty wzgórz, gdzie masy powietrza ulegają zagęszczeniu wraz z odpowiednim wzrostem ciśnienia i prędkości wiatru. Za odpowiednie uważa się również regiony morskie i strefę stepową.

Aby w pełni wykorzystać możliwości turbiny wiatrowej, należy ją zainstalować w miejscu, w którym nie ma drzew ani wysokich budynków

Wszelkie przeszkody w promieniu 250 m będą miały wpływ działanie generatora wiatrowego. Aby uzyskać maksymalne wskaźniki sprawności, należy zamontować oś turbiny nad poziomem przeszkód co najmniej 4-5 m.

Zasady doboru sprzętu

Do wyboru generatora wiatrowego dla swojego domu należy podchodzić odpowiedzialnie.

Musisz wcześniej zebrać podstawowe informacje:

1. Oblicz nominalną i maksymalną ilość energii elektrycznej niezbędną do zaspokojenia potrzeb domu.
2. Zobacz średnią roczną prędkość wiatru w Twojej okolicy, aby określić, kiedy wiatrak będzie bezczynny.
3. Weź pod uwagę cechy klimatyczne tego obszaru. Jeśli w sezonie zimowym wystąpią silne mrozy, instalacja farmy wiatrowej nie będzie się opłacać.
4. Dowiedz się, jakie jest natężenie hałasu powstającego podczas pracy generatorów wiatrowych.
5. Porównaj parametry techniczne urządzeń różnych producentów.

Dobór elementów funkcjonalnych składowej elektrowni wiatrowej odbywa się w oparciu o wartość mocy znamionowej. W tym przypadku rolę odgrywa także nominalna prędkość wiatru – wartości, przy których generator wiatrowy generuje obliczoną ilość energii elektrycznej.

Jeżeli instalacja wytwarza maksymalną moc przy prędkości wiatru 11 m/s, a w Twojej okolicy średnia osiąga 4,5 m/s, wiatrak nie wyprodukuje ilości energii deklarowanej przez producenta

Należy również zwrócić uwagę na fakt, że moc generatora wiatrowego zależy od średnicy koła utworzonego przez łopaty. Jeśli wielkość zostanie podwojona, wiatrak będzie wytwarzał 4 razy więcej energii elektrycznej przy tej samej prędkości wiatru.

Ważna jest także pojemność akumulatorów. Jeśli nie ma wiatru, powinny mieć dość energii, aby zasilić dom.

Montaż prywatnej mini elektrowni wiatrowej lepiej powierzyć firmie specjalizującej się w wykonywaniu tego typu prac. Głównym celem jest zapewnienie maksymalnego bezpieczeństwa. Należy zagwarantować stabilność całej konstrukcji turbiny wiatrowej nawet w ekstremalnych warunkach pogodowych

Modele generatorów wiatrowych małej mocy z lekkimi, niskimi masztami można instalować niezależnie. Podpora centralna musi być zamontowana na fundamencie żelbetowym. Aby zapewnić stabilność boczną konstrukcji, stosuje się 3-4 rozstępy.

Przybliżone ceny i zwrot generatorów wiatrowych

Popularność turbin wiatrowych rośnie z każdym dniem. Są korzystne przy wyposażaniu dużych i drogich domków letniskowych, których utrzymanie wymaga dużych ilości energii elektrycznej.

Zaleca się instalowanie turbin wiatrowych na obszarach zaludnionych, gdzie nie ma scentralizowanego zasilania energią elektryczną lub zasilanie jest stale przerywane.

Właśnie w takich przypadkach na ratunek przyjdą generatory wiatrowe, których zastosowanie ma szereg zalet:

• transformacja energii przepływu powietrza w darmową energię elektryczną;
• bezpieczeństwo środowiskowe turbin wiatrowych;
• brak surowców i odpadów przy produkcji energii elektrycznej;
• minimalne zużycie części funkcjonalnych;
• długa żywotność - 25-30 lat;
• nie ma konieczności ciągłego monitorowania pracy farmy wiatrowej.

Wady obejmują zmienność i nieprzewidywalność siły wiatru. Aby zminimalizować straty, należy zduplikować źródło lub zainstalować dodatkowy bufor do magazynowania energii. Ponadto obracające się koło wiatrowe stanowi potencjalne zagrożenie dla latających ptaków.

Elektrownie wiatrowe wytwarzają hałas porównywalny z hałasem pojazdów jadących z prędkością około 70 km/h. Zwiększony poziom hałasu nie tylko odstrasza zwierzęta, ale także powoduje dyskomfort dla ludzi

Kolejną istotną wadą turbin wiatrowych do użytku domowego jest ich wysoki koszt. Te nieporęczne konstrukcje są wykonane z drogich materiałów i obejmują sterownik, akumulatory, instalację falownika i maszt.

Należy zauważyć, że domowe generatory wiatrowe rosyjskich producentów, a także wysokiej jakości turbiny wiatrowe produkowane w Chinach, są znacznie tańsze niż ich europejskie odpowiedniki. Koszt domowych turbin wiatrowych o osi pionowej i mocy nominalnej do 2 kW waha się w przedziale 1300-2500 dolarów.

Ale w tej cenie pakiet zawiera tylko generator z ostrzami.Pozostały sprzęt będzie musiał zostać zakupiony osobno lub Zrób to sam. Kompletne instalacje kosztują około 40-50% więcej.

Cena farm wiatrowych do użytku domowego o mocach od 3 kW do 7 kW jest znacznie wyższa. Takie generatory wraz z towarzyszącym im wyposażeniem będą kosztować kupującego od 5 000 do 12 000 dolarów.

Obecnie stosowanie turbin wiatrowych jako alternatywy dla scentralizowanego zasilania jest nieopłacalne ze względu na wysoki koszt urządzeń

Nawet w przypadku przerw w dostawie prądu sieciowego nie zawsze zaleca się instalowanie generatora wiatrowego. Łatwiej i taniej będzie zainstalować system zasilania awaryjnego oparty na bateriach przemysłowych w połączeniu z UPS-em.

Instalacja elektrowni wiatrowej ma sens w miejscach, w których dostęp do scentralizowanego zaopatrzenia w energię jest całkowicie nieobecny. Okres zwrotu w tym przypadku wynosi 25 lat.

Przed zakupem komponentów do montażu i instalacji generatora wiatrowego zaleca się wykonanie obliczenia za pomocą wzorówpodane w naszym polecanym artykule. Tutaj znajdziesz kolejność i zasady wykonywania obliczeń.

Przegląd najlepszych marek i instalacji

Rosyjski rynek generatorów wiatrowych oferuje zarówno niezawodne, stosunkowo niedrogie urządzenia krajowych marek, jak i modele turbin wiatrowych zagranicznych producentów różniące się funkcjonalnością. Aby zdecydować o wyborze instalacji dla swojego domu, musisz porównać charakterystykę różnych jednostek.

Nr 1 - generatory wiatrowe Condor Home (Rosja)

Seria turbin wiatrowych do użytku domowego obejmuje urządzenia o mocy 0,5-5 kW. Mogą służyć jako główne źródło energii elektrycznej lub dodatkowe.Stacje Condor Home są przystosowane do pracy w warunkach niskich temperatur i są w stanie wytwarzać energię nawet przy słabym wietrze.

W zależności od modelu obudowa generatora wykonana jest z tworzywa sztucznego lub odlewu aluminiowego, łopatki z włókna szklanego. Istnieje skuteczny podwójny układ hamulcowy. Maszt jest kompozytowy, na odciągach i ma wysokość 8-12 m. Do zainstalowania tych jednostek potrzebny jest pal lub fundament betonowy.

Domowe generatory wiatrowe Condor Home to całkowicie gotowe produkty, które do obsługi nie wymagają specjalnej wiedzy ani umiejętności technicznych. Urządzenia przeznaczone są do elektryfikacji zarówno budynków wolnostojących, jak i małych osiedli w ramach elektrowni wiatrowych

Pakiet podstawowy obejmuje maszt i liny odciągowe, generator, wirnik i łopaty, regulator ładowania i elementy mocujące.

Nr 2 - Minielektrownie Falcon Euro (Rosja)

Są to zaawansowane technologicznie generatory wiatrowe o osi pionowej o mocach 1-15 kW. Służą do zasilania podstawowego/zapasowego odbiorców oddalonych od linii energetycznych. Może być stosowany jako część kompleksu z panelami słonecznymi i generatorem paliwa.

Wiatraki wyposażone są w mocne magnesy neodymowe. Początkowa prędkość wiatru do uruchomienia instalacji wynosi 1,5 m/s, prędkość nominalna wynosi 11 m/s. Zamontowany hamulec aerodynamiczny pomaga ograniczyć prędkość koła. Deklarowana żywotność producenta wynosi 20 lat, gwarancja fabryczna na minielektrownię wynosi 36 miesięcy.

Generatory wiatrowe Falcon Euro są niezawodne w działaniu i bezpretensjonalne w konserwacji. Za pomocą urządzeń tej serii można łatwo rozwiązać problemy zasilania obiektów lokalnych i wyspiarskich

Podstawowy zestaw instalacyjny Falcon Euro zawiera kilka elementów funkcjonalnych: koło wiatrowe, generator i sterownik, maszt oraz części wbudowane. Instalacja falownika i akumulatory dobierane są osobno.

Nr 3 - turbiny wiatrowe Sokol Air Vertical (Rosja)

Małe elektrownie wiatrowe tej marki mogą zapewnić energię elektryczną zarówno małym domkom, jak i średnim przedsiębiorstwom. Do użytku domowego produkowane są urządzenia SAV o mocy 0,5-15 kW.

Charakteryzują się dużą wydajnością przy słabym wietrze, płynnie pracują w niskich i wysokich temperaturach w zakresie od -50°C do +50°C, charakteryzują się niskim poziomem hałasu i odpornością na wpływy zewnętrzne.

Produkcja energii elektrycznej przez jednostki Sokol Air Vertical jest niezależna od kierunku wiatru. Instalacje pionowo-osiowe działają w trybie automatycznym bez personelu konserwacyjnego. Konstrukcja zapewnia elektromagnetyczny i aerodynamiczny układ hamulcowy ograniczający prędkość koła wiatrowego.

Łopatki wykonane są ze wzmocnionego poliestru lub aluminium lotniczego (w zależności od modelu) i posiadają profil samoodwijający. Generator jest wielobiegunowym generatorem trójfazowym ze wzbudzeniem z magnesów trwałych.

Turbiny wiatrowe Sokol Air Vertical wytwarzają moc znamionową na poziomie 7-8 m/s, co pozwala na ich zastosowanie w rejonach o niskich średniorocznych prędkościach wiatru

Podstawowy pakiet elektrowni wiatrowej obejmuje: turbinę wiatrową z regulatorem ładowania akumulatora, maszt z odciągami oraz zestaw montażowy. Falownik i akumulatory dobierane są oddzielnie zgodnie ze specyfikacją techniczną.

Nr 4 - generatory wiatrowe Energy Wind (Rosja)

Kupujący mają do dyspozycji modele jedno- i trzyłopatkowe o uniwersalnym zastosowaniu, o mocach 1-10 kW. Turbiny wiatrowe tego typu doskonale nadają się do tworzenia projektów mających na celu dostarczenie energii elektrycznej do prywatnych budynków mieszkalnych i domków letniskowych.

Jednostki Energy Wind oparte są na wytrzymałych łopatkach wykonanych ze wzmocnionego włókna szklanego, malowanych emalią samochodową oraz niezawodnym układzie wydechowym z przepływem powietrza. Jednostki te o poziomej osi obrotu pracują stabilnie w temperaturach od -40 do +40 stopni Celsjusza.

Minimalna robocza prędkość wiatru to 2 m/s, w niektórych położeniach łopat - 3 m/s, zalecana wysokość masztu to 8-20 m. Średnia żywotność instalacji rosyjskiej marki to 25 lat, oficjalna gwarancja producenta to 3 lata.

Generatory wiatrowe Energy Wind nie wymagają stałej opieki i konserwacji, co przyczynia się do szybkiej reinwestycji zainwestowanych środków

Podstawowe wyposażenie instalacji obejmuje generator prądu z magnesami trwałymi wraz z zespołem montażowym do masztu i mechanizmem obrotowym, łopatami oraz zestaw elementów złącznych do montażu turbiny wiatrowej. Maszt, a także sterownik, falownik i akumulatory do magazynowania energii elektrycznej należy zakupić osobno.

Nr 5 - Turbiny wiatrowe Altek EW (Chiny)

Rodzaj turbin wiatrowych – z poziomą osią obrotu. Urządzenia o mocy znamionowej od 1 kW do 10 kW idealnie nadają się do rozwiązywania problemów związanych z zasilaniem domów wiejskich i domków letniskowych.

Obudowa ochronna turbin wiatrowych Altek EW wykonana jest ze stopu aluminium, co znacznie ułatwia konstrukcję. Funkcjonalne metalowe części generatora są pokryte silikonem zapewniającym odporność na ciepło.

Ostrza wykonane są z tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem.Początkowa prędkość wiatru do wodowania urządzeń gospodarstwa domowego chińskiej marki wynosi 2,5 m/s, prędkość nominalna to 12 m/s.

Generatory wiatrowe Altek EW to jedne z najtańszych urządzeń do wytwarzania energii elektrycznej, jakie prezentowane są na współczesnym rynku energii alternatywnej

Pakiet podstawowy obejmuje ostrza, generator i sterownik. Pozostałe elementy funkcjonalne wiatraka należy dokupić.

Jeśli koszt zestawu wyprodukowanego fabrycznie wydaje Ci się zbyt wysoki, warto go zbudować Generator wiatrowy DIY. W polecanym przez nas artykule opisano, jak z pralki zrobić przydatne urządzenie gospodarstwa domowego.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Perspektywy wykorzystania elektrowni wiatrowych:

Zasada działania współczesnych turbin wiatrowych. Jak energia wiatru przekształcana jest w energię elektryczną:

Nawet dzisiaj zastosowanie turbin wiatrowych wymaga ciągłego rozwoju. Możliwości i długoterminowe perspektywy tej alternatywnej metody wytwarzania energii elektrycznej są obiecujące. Konieczne są jednak pewne działania zarówno ze strony producentów sprzętu, jak i władz lokalnych.

Instalowanie małych generatorów wiatrowych dla prywatnych gospodarstw domowych nie rozwiąże całkowicie problemu zaopatrzenia w energię w regionach. Ale dla niektórych właścicieli gruntów ta opcja może być wyjściem.

Opowiedz nam o swoich własnych doświadczeniach w wyborze lub montażu turbiny wiatrowej na działce wiejskiej. Prosimy o pisanie komentarzy, zamieszczanie zdjęć i zadawanie pytań w bloku poniżej. Dziel się subtelnościami technologicznymi i przydatnymi informacjami, które przydadzą się odwiedzającym witrynę.