Ветряные электростанции для частного дома широко используются в качестве альтернативных источников электрической энергии, позволяющих добиться экономии. Нередко подобные устройства устанавливаются на дачных участках.
Чаще всего они применяются в удаленных от основных электросетей зонах. Однако это далеко не единственная причина, свидетельствующая в пользу того, чтобы купить ветрогенератор для частного дома. Большинство владельцев земельных участков используют эти конструкции, чтобы добиться автономности и экономии.
Не каждый участок подходит для установки таких устройств, поскольку не везде условия соответствуют требованиям данного оборудования. В первую очередь это касается скорости ветра. Чтобы ветряная электростанция смогла нормально функционировать, средняя скорость ветра должна составлять не менее 4-4,5 м/с. Только в этом случае монтаж конструкции будет экономически оправдан.
Чтобы узнать среднегодовую скорость ветра, можно использовать карту ветров. Она отражает приблизительные данные по регионам. Более точные показатели можно получить, используя специальный прибор – анемометр, а также устройство для считывания его сигналов.
Устройство для измерения данных необходимо устанавливать очень высоко, иначе деревья и постройки будут искажать результат.
Принцип действия и строение ветряного генератора
Ветрогенератор – особый вид оборудования, преобразующий кинетическую энергию ветра в механическую. Она приводит в движение лопасти ротора, установленного на генераторе. В результате этого в его обмотках создается переменный ток. Сгенерированная электрическая энергия накапливается в аккумуляторных батареях, откуда подается на бытовые приборы.
Описанная схема работы упрощена. Разумеется, устройство ветрогенератора гораздо сложнее. В энергетической цепочке также присутствует контроллер. Его функция заключается в преобразовании трехфазного переменного тока в постоянный. После чего он поступает на зарядку батарей.
Большая часть бытовой техники не способна питаться от постоянного тока. Поэтому в цепочке за аккумулятором устанавливается инвертор. Он преобразует постоянный ток в переменный, напряжение которого составляет 220В. Все эти операции отбирают часть исходной энергии – примерно 15-20%.
Подпитка здания может осуществляться не только от ветряной электростанции, но и от солнечных батарей, а также от бензинового или дизельного генератора. Если эти элементы присутствуют в цепочке, то схема дополняется еще одним компонентом – автоматическим выключателем. Когда отключается основной источник тока, он запускает резервные.
Ветряная электростанция состоит из следующих компонентов:
• ротор с лопастями (в зависимости от особенностей модели, лопастей для ветрогенератора может быть несколько, как правило, их 2 или 3, хотя существуют и многолопастные варианты);
• коробка передач или редуктор, осуществляющийконтроль скорости между генератором и ротором;
• защитный кожух, ограждающий детали конструкции от негативного влияния внешних факторов;
• «хвост», обеспечивающий поворот конструкции вслед за направлением ветра;
• накопительная батарея, сохраняющая определенный запас энергии;
• инверторная установка, преобразующая один вид тока в другой.
Какую можно купить ветряную электростанцию: классификация оборудования
Существует несколько классификаций, согласно которым осуществляется разделение ветряных электростанций на группы:
• по направлению вращательного движения лопастей – горизонтальные и вертикальные ветряки;
• по количеству лопастей – двух-, трех- и многолопастные устройства;
• по типу материала, используемого для производства лопастей – конструкции с парусными и жесткими лопастями;
• по способу управления – ветряки с фиксированным или регулируемым шагом лопастей.
В большинстве случаев специалисты рекомендуют владельцам загородного жилья купить ветряк с фиксированным шагом лопасти, поскольку регулируемые устройства слишком сложны в эксплуатации.
Ветряная электростанция с горизонтальной осью размещается перпендикулярно по отношению к потоку воздуха. Конструкция имеет схожее строение и функционирует по тому же принципу, что и обычный флюгер. Ветряки с роторным генератором имеют высокий КПД, при этом они доступны в цене. В основе работы этих устройств лежит сопротивление воздушного потока.
Ветряки с вертикальной осью, или ортогональные ветрогенераторы, имеют компактную конструкцию, однако их цена значительно выше. Благодаря особому строению этот тип оборудования абсолютно независим от направления ветра. Лопасти имеют вид турбин, благодаря чему значительно снижается нагрузка на осевую часть. Купить вертикальный ветрогенератор будет целесообразно в тех случаях, если ветер на участке постоянно меняет свое направление.
Преимущества и недостатки ветряных электростанций для дома
Как и любому другому виду оборудования, ветряным электростанциям присущи как преимущества, так и недостатки. Чтобы решиться на покупку этого устройства, желательно взвесить его сильные и слабые стороны.
Популярность использования ветряных электростанций обусловлена большим количеством преимуществ.
Почему выгодно купить ветрогенератор (220В) для частного дома:
• отсутствие дополнительных затрат, поскольку для работы устройства не требуется топливо;
• нет необходимости в постоянном контроле. Конструкция вырабатывает электроэнергию самостоятельно каждый раз, когда дует ветер;
• относительно бесшумный и полностью экологичный способ добычи электроэнергии;
• устройство может использоваться практически в любых климатических условиях;
• износ деталей минимален.
Установка ветрогенератора для дома сопровождается следующими недостатками:
затраты на приобретение оборудования окупаются через 5-6 лет;
• относительно небольшой показатель КПД, что отражается на мощности;
• высокая цена ветрогенераторов;
• чтобы компенсировать бездействие устройства в безветренные дни, требуется дополнительное оборудование: генератор и накопительная батарея (стоимость этих элементов очень высокая);
• в некоторых режимах ветряки для дома издают инфразвуки (то же самое происходит, если установка оборудования выполнена с ошибками);
• требуется регулярное проведение профилактических работ;
• ураган может серьезно повредить оборудование.
В зависимости от мощности прибора и карты ветров местности, ветряк может обеспечить электричеством как маленький дачный дом, так и большой загородный коттедж.
Обязательно нужно просчитать рентабельность перед тем как купить ветрогенератор для дома, цена оборудования может оказаться слишком высокой, и затраты на его приобретение не окупятся. Для этого необходимо вычислить средний показатель мощности дома (учитывается мощность всех электрических приборов), оценить местность, где будет устанавливаться оборудование, и выяснить, каково количество ветреных дней в году.
Установка ветряной электростанции оправдана в следующих случаях:
• местность соответствует требованиям оборудования;
• для региона, в котором находится участок, характерны сильные ветры;
• отсутствует возможность в использовании других альтернативных источников электрической энергии.
В других случаях затраты на покупку ветрогенератора для дома не окупятся. Если же количество ветреных дней в году невелико, эти устройства можно дополнить солнечными батареями или же генераторами, работающими на дизеле или бензине.
В зависимости от типа конструкции, ветрогенераторы могут быть вертикальными или горизонтальными.
Как повысить рентабельность ветряка для частного дома
Приморские районы, а также открытые площадки в горной местности идеально подходят для установки ветряного оборудования. В этих регионах скорость ветра составляет более 60-70 м/с. Жители этих районов могут полностью отказаться от центральных систем электроснабжения и перейти на ветряные станции. На равнинных территориях потоки ветра более равномерны, однако их силы недостаточно для того, чтобы полноценно обеспечить дом электричеством.
Крайне нежелательно устанавливать оборудование неподалеку от лесов и посадок. Деревья будут задерживать часть энергии, что снизит рентабельность ветряков. Мощность воздушного потока возрастает по мере удаления от земли. Значит, чем выше мачта ветряной станции, тем больший импульс устройство сможет захватить. С другой стороны, излишне высокая конструкция нуждается в дополнительном усилении. Сильным порывам ветра будет проще повалить ее, чем ветряки с мачтой, которая достигает отметки 5-7 м.
Специалисты рекомендуют устанавливать оборудование на высоте 10-15 м от земли. Закрепить подобную конструкцию можно двумя способами:
• путем бетонирования основы;
• используя металлические растяжки.
Наиболее эффективным для генерирования электроэнергии считается комбинирование ветряка и солнечных батарей.
Чтобы забетонировать основу ветряка, потребуется выкопать четыре глубоких скважины с небольшим диаметром. В них погружаются растяжки мачты, после чего они заливаются цементным раствором. Этот процесс довольно трудоемкий и затратный, однако он отличается высокой надежностью. Даже при сильных порывах ветра мачта будет оставаться неподвижной. Единственный риск заключается в поломке лопастей.
Фиксация мачты с помощью растяжек предполагает использование металлического троса. Он натягивается до тех пор, пока ветряк не будет располагаться строго перпендикулярно по отношению к поверхности земли. После этого растяжки троса надежно закрепляются в грунте.
Важно! Ветряки с высокими мачтами нуждаются в заземлении.
Преимущества ветряков заводского производства:
• возможность приобрести устройство в полной комплектации и даже заказать его профессиональную установку;
• обширный выбор производителей и модификаций с различными характеристиками;
• гарантия качества;
• возможность вызова квалифицированного специалиста для осуществления ремонтных работ.
Самодельные конструкции, в отличие от заводских ветряных электростанций, выходят из строя гораздо чаще.
Обратите внимание! Для монтажа заводской конструкции лучше вызвать специалиста. В противном случае любая ошибка, допущенная в процессе установки, станет причиной потери гарантии.
