風車はエキゾチックな目新しさでなくなり、今では節約の可能な選択肢の1つと見なされています。地表の上を流れる空気は大量のエネルギーを運び、現在、産業用風力タービンや小型の風力タービンで私用に使用されています。
民家用の風力発電機を適切に選択し、技術的に正しく取り付ける方法を説明します。私たちの提案する記事では、小型発電所の組み立てと運転のルールが説明されています。人気のあるモデルの評価を考慮して、興味のあるバイヤーには選択の推奨が与えられます。
風力タービンの設計と動作原理
風力発電機は、風の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する特別なデバイスです。これらは独立した電力源であり、中小規模の農場や生産基地での民間住宅の建物への設置に最適です。
家庭用の標準的な小型発電所の設計には、次の機能要素が含まれます。
- ブレード 風を閉じ込めるための空力形状。
- 発生器 交流を生成するため。
- コントローラ 風力発電所の自動制御用。バッテリーの充電を調整し、デバイス間でエネルギーの流れを分配できます。
- ストレージデバイス。発電した電力を蓄えるための専用バッテリー。
- インバーター 生成されたエネルギーのパラメータをネットワーク標準にもたらす。
- マスト、ブレードを地面から一定の高さまで持ち上げます。
マストは異なります。ストレッチマークのない自立型、ストレッチマークに固定されて回転型です。後者は、メンテナンスや修理、復元作業のために下げたり上げたりできます。
風の影響で、発電機シャフトに取り付けられたブレードが回転し始め、ローターの始動を助けます。その結果、空気流の運動エネルギーは機械的エネルギーに変換され、次に電気的エネルギーに変換されます。風車の非常に簡略化されたスキームのように見えます
実際、風力発電所からのエネルギーは直接消費者に届きません。このシステムでは、電流を変換するために特別なデバイスを接続する必要があります。
コントローラーは、ジェネレーターの後の回路に配置されています。交流を直流に変換します。この形態では、バッテリーに電力が蓄積されて蓄えられ、バッテリーから、直流を交流に変換するインバーターを介して、エネルギーが私用電力網に供給されます。
そのようなスキームは、電圧の不安定性を平滑化することを可能にするとともに、完全に消費されない期間中にエネルギーを蓄積することを可能にする。そして、これにより、家庭用電化製品の総電力よりも低い電力の風力発電機の使用が可能になります。
可変定数可変スキームによる電流の変換中に、約20%に達する特定のエネルギー損失が発生します。
自律型風力発電所と一緒に、ソーラーモジュールと燃料発電機の両方を設置することが可能です。
発電用の複数の装置が同時に関与する場合、回路は別の要素、回路遮断器(ABP)で補足されます。代替エネルギーの1つの電源をオフにすると、別のエネルギー源であるバックアップ電源が起動する必要があります。
現代の風力発電所の一部として、ローターのさまざまなデザインが使用されています-回転部品。それらには長所と短所があり、効率と機能が異なります。現在、さまざまな速度と強さの風と相互作用できる自律システムの多くの開発があります。
風力発電所の種類
消費者のタイプによって、自律型風力発電機とネットワーク設備は区別されます。前者は中央電気ネットワークから離れた消費者に電力を供給します。
2つ目は、数十/数百の風車を数え、単一のシステムを形成し、エネルギーを共通のネットワークに転送します。自律ユニットの電力はめったに75 kWを超えませんが、ネットワーク設備の電力は100 kWから始まります。
建設のタイプに応じて、風力発電機は区別されます。
- から 垂直 回転軸;
- から 横型 回転軸。
これらのデバイスはさまざまな動作条件で使用されますが、ほとんどの場合、横軸のモデルがあります。彼らは通常の風見鶏のように動作し、同様の構造を持っています。ローター軸は地表面と平行に回転します。
そのようなユニットは、高効率(約40%)、シンプルな電力制御、およびより手頃な価格が特徴ですが、発生する騒音と振動のレベルが高いことも特徴です。さらに、それらは風の方向を向いている必要があります。
水平ローター付きの風力タービンを取り付けるには、約120 mの空きスペースと最低8 mのマストが必要です。
垂直回転軸を持つ風力発電機は、よりコンパクトな設計になっており、環境要因の影響を受けにくくなっています。
このタイプのデバイスでは、タービンは地球の平面に垂直です。このようなデザインは、軽い風からでも発射され、空気の流れの方向とは無関係です。
低ノイズレベル(最大30 dB)により、建物の屋根に垂直風力タービンを設置することが可能
ただし、大幅なマイナスがあります。そのような発電機の効率はわずか15%です。さらに、回転軸が水平のモデルよりも高価です。
風力発電機のモデルは、回転軸の位置だけでなく、次の点でも異なります。
- ブレードの数 -2枚および3枚のブレードを備えた風車があり、マルチブレードの変更もあります。
- 機能部品製造用材料 -セーリングおよび固定ブレード付き。
- ねじピッチ -調整可能または固定。
弱い風でもマルチブレード固定風車の回転は始まりますが、2ブレードおよび3ブレードのデバイスの動作には、より強い風が必要です。同時に、構造にブレードを追加するたびにホイールの抵抗が大きくなるため、標準的な発電機の動作速度を達成することがより困難になります。
風力タービン用のブレードの製造材料によっては、運転中に特定の問題が発生する場合があります。セーリングエレメントは製造が簡単なので、安価です。
しかし、自律型電力供給のために風力タービンの信頼性の高い動作を確保する必要がある場合は、金属またはガラス繊維で補強された剛体ブレードを備えた設計を優先する価値があります。
ネジのピッチも簡単ではありません。可変ステップにより、風力発電所の運転の有効速度の範囲を大幅に拡大できます。これは大きな利点です。しかし、同時に、そのようなメカニズムは、固定設置の全体的な信頼性を低下させ、風車を著しく複雑にし、ユニットの操作を複雑にします。
風力発電機の設置の可能性
今日の小さな風力発電所は、実際の節約を達成できる代替電源として広く使用されています。
そのようなデバイスは、原則として、主電源ネットワークから離れた場所にある夏の別荘に設置されます。しかし、これが人々がこのタイプの構造をますます好む理由だけではありません。
土地所有者は風力発電機を使用して完全な自律性と大幅なエネルギー節約を達成することに成功
ただし、すべてのゾーンが風力タービンの設置に適しているわけではありません。製造業者によって宣言された運転期間中にミニ発電所が完全に機能するためには、地形の気候条件が特別な装置の要件を満たさなければなりません。
平均風速は4.5-5 m / s以上でなければなりません。この場合のみ、風力タービンを備えた構造物の設置は経済的に正当化されます。
地域ごとの平均年間風速の概算データを見つけるには、特別な風マップを表示する必要があります。風速計と信号を読み取る装置を使用して、より正確な情報を取得できます。
近くの建物や樹木が結果を歪めないように、測定システムは高地に設置する必要があります。
自宅にミニ風力発電所を設置する場合は、空きスペースの可用性も考慮する必要があります。風はブレードに沿って絶対に「歩く」必要があり、さまざまな方向からブレードに到達するために経路に障害物がないことを覚えておく必要があります。
そのため、丘の頂上は風力タービンを設置するのに理想的な場所と考えられており、空気の塊は圧力と風速の増加に対応して凝縮されます。海洋地域と草原地帯も適しています。
風車を最大限に活用するには、木や高層ビルがない場所に設置する必要があります
半径250 m以内の障害物は、風力発電機の動作に影響を与えます。最大効率の指標を取得するには、タービンの軸を障害物のレベルよりも少なくとも4〜5 m上に設定する必要があります。
設備の選択規則
家庭用の風力発電機の選択は、責任を持ってアプローチする必要があります。
事前に基本情報を収集する必要があります。
- 家のニーズを満たすために、公称および最大電力量を計算します。
- 居住地域の平均年間風速のデータを表示して、風車が非アクティブになる期間を決定します。
- エリアの気候的特徴を考慮に入れてください。冬季に激しい霜が見られる場合、風力発電所の設置は正当化されません。
- 風力発電機の運転中に発生する騒音の強さを調べます。
- 異なるメーカーのデバイスの技術仕様を比較します。
風力発電設備の機能要素のコンポーネントの選択は、電力の公称値に従って行われます。この場合、公称風速が役割を果たします-風力発電機が計算された量の電気エネルギーを生成する値。
設置が11 m / sの風速で最大電力を生成し、お住まいの地域の平均インジケーターが4.5 m / sに達した場合、風力タービンはメーカーが宣言した量のエネルギーを生成しません
風力発電機の出力がブレードによって形成されるホイールの直径に依存するという事実に焦点を当てることも必要です。サイズを2倍にすると、同じ風速の風車は4倍の電力を生成します。
バッテリー容量も重要です。穏やかな場合、家を提供するのに十分なエネルギーが必要です。
民間の小型風力発電所の設置は、この種の作業を専門とする会社に委託するのが最善です。主な目標は、最大限のセキュリティを確保することです。風力タービンの全体的な設計は、極端な気象条件でも安定していることが保証されている必要があります。
軽量で低マストの風力発電機の低電力モデルは、独立して設置できます。中央サポートは、鉄筋コンクリート基礎に取り付ける必要があります。構造の横方向の安定性のために、3〜4個のストレッチマークが使用されます。
風力発電機のおおよその価格と回収
風力タービンの人気は日々高まっています。彼らが大きくて高価なコテージを装備することは彼らにとって有利であり、その内容には多くの電気エネルギーが必要です。
中央集中型の電源が供給されていない、または電力が断続的に供給されている人口密集地域に風車を設置することをお勧めします。
風力発電機が助けになるのはそのような場合ですが、その使用にはいくつかの利点があります:
- 気流のエネルギーの自由な電気への変換;
- 風力タービンの環境安全;
- 電気の生産における原材料と廃棄物の不足;
- 機能部品の摩耗が少ない。
- 長期運転-25-30年;
- 風力発電所の運転を常に監視する必要はありません。
欠点には、風力発電の変動性と予測不可能性が含まれます。損失を最小限に抑えるには、ソースを複製するか、エネルギー貯蔵用の追加のバッファーをインストールする必要があります。回転する風車も飛ぶ鳥に潜在的な脅威をもたらします。
風力発電所は、時速約70 kmの速度で運転するとき、車両の騒音に匹敵する騒音を発生します。増加した騒音レベルは動物を撃退するだけでなく、人々に不快感を引き起こします
家庭用の風力タービンのもう1つの重要なマイナスは、高コストです。これらのかさばるデザインは、高価な材料で作られ、コントローラー、バッテリー、インバーター設置、マストが付属しています。
ロシアのメーカーの国内風力発電機、および中国で製造された高品質の風力タービンは、ヨーロッパの風力発電機よりもはるかに安価です。最大2 kWの定格出力を持つ垂直軸を備えた家庭用風力タービンのコストは、1300〜2500ドルの範囲で変動します。
しかし、この価格では、完全なセットにはブレード付きの発電機しか含まれていません。残りの機器は個別に購入するか、自分の手で作る必要があります。完全なプラントは約40-50%高くなります。
3 kWから7 kWの電力を使用する家庭用風力発電所の価格ははるかに高くなります。関連する機器を備えたそのような発電機は、買い手に5000〜12,000ドルかかります。
現在、集中型電源の代替としての風力タービンの使用は、機器のコストが高いため不採算です
また、ネットワーク電力の供給が中断された場合でも、風力発電機を設置することが常に推奨されるとは限りません。 UPSと組み合わせた産業用バッテリーに基づく無停電電源システムを設置する方が簡単で安価です。
集中型電源へのアクセスが完全に不可能な場所に風力発電設備を取り付けることは理にかなっています。この場合の回収期間は25年です。
風力発電機を組み立てて取り付けるためのコンポーネントを購入する前に、推奨記事に記載されている式に従って計算を実行することをお勧めします。ここでは、計算を実行するための手順とルールを示します。
最高のブランドとインストールの概要
風力発電機のロシア市場では、信頼性が高く比較的安価な国内ブランドのデバイスと、海外メーカーの風力タービンのさまざまなモデルの両方が、機能の点で紹介されています。家のためのインストールの選択を決定するには、さまざまなユニットの特性を比較する必要があります。
No. 1-風力タービンCondor Home(ロシア)
家庭用の一連の風車には、容量が0.5〜5 kWのデバイスが含まれています。それらは主要な電力源または追加として機能することができます。 Condor Homeステーションは、低温での運用に適合しており、軽風でもエネルギーを生成できます。
モデルに応じて、発電機のハウジングはプラスチックまたは鋳造アルミニウムで作られ、ブレードはガラス繊維で作られています。効果的なデュアルブレーキシステムがあります。マストはコンポジットで、ストレッチマークで高さが8〜12 mです。これらのユニットを設置するには、杭またはコンクリート基礎が必要です。
Condor Home風力発電機は、特別な知識や技術的スキルを必要としない完全に完成した製品です。このデバイスは、独立型の建物と風力発電所の一部としての小さな集落の両方の電化を目的としています
基本的な機器には、マストとエクステンション、発電機、ローターとブレード、チャージコントローラー、ファスナーが含まれます。
第2-小型発電所ファルコンユーロ(ロシア)
それらは1-15 kWの容量を持つハイテク垂直軸風力発電機です。それらは、電力線から離れた消費者の主/バックアップ電源に使用されます。それらは太陽電池パネルおよび燃料発電機が付いている複合体の一部として使用することができます。
風車は強力なネオジム磁石を備えています。インストールを開始するための開始風速は1.5 m / sで、公称速度は11 m / sです。取り付けられた空力ブレーキは、ホイール速度を制限するのに役立ちます。メーカーからの宣言された耐用年数は20年、ミニ発電所の工場保証は36か月です。
ウインドファルコンユーロ発電機は、動作の信頼性が高く、メンテナンスが簡単です。このシリーズのデバイスを使用すると、ローカルおよびアイランド施設の電源の問題を簡単に解決できます
Falcon Euroの基本設置キットには、風車、発電機とコントローラー、マスト、埋め込み部品など、いくつかの機能要素が含まれています。インバーターの設置とバッテリーは別々に選択されます。
No. 3-Sokol Air垂直風力タービン(ロシア)
このブランドの小さな風力発電所は、小さなコテージと中規模の企業の両方に電力を供給することができます。家庭用には、出力が0.5〜15 kWのSAVデバイスが利用可能です。
それらは、軽風での高効率が特徴で、-50°C〜+50°Cの範囲の低温と高温でスムーズに動作し、低ノイズと外部の影響に対する耐性が特徴です。
Sokol Air垂直ユニットによる発電は、風向に依存しません。垂直軸ユニットは、保守要員なしで自動的に作動します。設計は、風車の速度を制限するための電磁および空力ブレーキシステムを提供します。
ブレードは強化ポリエステルまたは航空アルミニウム(モデルによって異なります)で作られ、自動巻き戻しプロファイルを備えています。発電機は、永久磁石からの多極3相励磁です。
Sokol Air垂直型風力タービンは、7〜8 m / sの定格出力を提供し、年間平均風速が低い地域で使用できるようにします。
風力発電所の基本的な機器には、バッテリー充電コントローラーを備えた風力タービン、拡張機能を備えたマスト、取り付けキットが含まれます。インバーターとバッテリーは、技術仕様に応じて個別に選択されます。
No. 4-風力発電機Energy Wind(ロシア)
1〜10 kWの汎用アプリケーション製品のシングルおよび3ブレードモデルをご利用いただけます。これらの風車は、個人の家やコテージに電気を供給するプロジェクトを作成するのに最適です。
Energy Windユニットの基礎は、自動エナメルで塗装された耐久性のある強化ガラス繊維ブレードと、ストリームから空気を除去するための信頼性の高いシステムでできています。水平回転軸を備えたこれらのユニットは、摂氏-40〜+40度の温度で安定して動作します。
最小動作風速は2 m /秒、一部のブレード位置は3 m /秒、推奨されるマストの高さは8〜20 mです。ロシアブランドの設備の平均寿命は25年、メーカーの公式保証は3年です。
エネルギー風力発電機は継続的な手入れやメンテナンスを必要としないため、投資された資金の迅速な再投資に貢献します
設備の基本的な機器には、マストへのマウントと回転機構、ブレード、風力タービンを組み立てるためのファスナーセットを備えた永久磁石発電機が含まれます。マスト、およびコントローラー、インバーター、および電気を保存するためのバッテリーは、別途購入する必要があります。
No. 5-風力タービンAltek EW(中国)
風力タービンのタイプ-水平回転軸。定格電力が1 kW〜10 kWのデバイスは、郊外の住宅やコテージの電力供給の問題を解決するのに優れています。
Altek EW風車の保護ケーシングはアルミ合金製で、設計が大幅に簡素化されています。発電機の機能金属部分は、耐熱性のためにシリコンでコーティングされています。
ブレードは繊維強化プラスチック製です。中国ブランドの家庭用ユニットを起動するための開始風速は2.5 m /秒、公称速度は12 m /秒です。
Altek EW風力発電機は、現代の代替エネルギー市場に提示されている、電力を生成するための最も手頃なデバイスの1つです。
基本的な機器には、ブレード、発電機、コントローラーが含まれます。風力タービンの残りの機能要素を購入する必要があります。
工場で作られたキットのコストが不必要に高いと思われる場合、自分の手で風力発電機を構築することは理にかなっています。私たちが推奨する記事は、洗濯機から家庭で役立つユニットの製造について説明しています。
風力発電所の使用の見通し:
現代の風力タービンの動作原理。風力エネルギーを電気に変換する方法:
今日でも、風力発電機の使用には絶え間ない開発が必要です。この代替の発電方法の可能性と長期的な展望は有望です。しかし、機器メーカー側と和解行政の両方から一定の対策が必要です。
家庭用の小型風力発電機の設置は、地域のエネルギー供給の問題を完全には解決しません。しかし、サイトの個々の所有者にとって、このオプションは回避策となる場合があります。
郊外での風力タービンの選択または設置の経験について教えてください。下のブロックにコメントを書き込んで写真を投稿し、質問してください。サイトの訪問者に役立つ技術的な複雑さと有用な情報を共有します。