טחנות רוח הפסיקו מזמן להיות חידוש אקזוטי, כעת הן נחשבות כאחת האפשרויות האפשריות לחיסכון. אוויר זורם מעל פני כדור הארץ נושא כמות עצומה של אנרגיה, המשמשת כיום בהצלחה בטורבינות רוח תעשייתיות ובטורבינות רוח קטנות לשימוש פרטי.
אנו נספר לכם כיצד לבחור נכון ולהתקין נכון מבחינה טכנית גנרטור רוח לבית פרטי. במאמר המוצע שלנו מתוארים הכללים להרכבה ותפעול של תחנות כוח מיני. קונים מעוניינים מקבלים המלצות לבחירה, בהתחשב בדירוג של דגמים פופולריים.
תכנון ועיקרון הפעלת טורבינות רוח
מחוללי רוח הם מכשירים מיוחדים ההופכים את האנרגיה הקינטית של הרוח לאנרגיה חשמלית. אלה מקורות חשמל עצמאיים, אשר מצוינים להתקנה בבנייני מגורים פרטיים, בחוות קטנות ובינוניות, בסיסי ייצור.
תכנון תחנת כוח מיני סטנדרטית לשימוש ביתי כוללת את האלמנטים הפונקציונליים הבאים:
- להבים צורה אווירודינמית ללכידת רוח.
- גֵנֵרָטוֹר לייצור זרם חילופין.
- בקר לבקרה אוטומטית של תחנת רוח. מאפשר להתאים את טעינת הסוללות, להפיץ את זרימת האנרגיה בין מכשירים.
- מכשיר אחסון. סוללות מיוחדות לצבירת חשמל שנוצר.
- ממיר מתח להביא את הפרמטרים של האנרגיה המיוצרת לתקני רשת.
- תוֹרֶן, מרימים את הלהבים לגובה מסוים מעל פני הקרקע.
תרנים הם שונים: תמיכה עצמית ללא סימני מתיחה, קבועה וקשה וסיבובית בסימני מתיחה. את האחרון ניתן להוריד ולהגדיל לצורך תחזוקה, כמו גם לעבודות תיקונים ושיקום.
בהשפעת הרוח הלהבים המותקנים על ציר הגנרטור מתחילים להסתובב, ועוזרים להפעיל את הרוטור. כתוצאה מכך, האנרגיה הקינטית של זרימת האוויר מומרת למכנית ואז לאנרגיה חשמלית. זה נראה כמו תוכנית פשוטה מאוד של טחנת הרוח
למעשה, האנרגיה מחוות הרוח אינה מגיעה ישירות לצרכן. במערכת יש לחבר מכשירים מיוחדים כדי להמיר את הזרם החשמלי.
הבקר ממוקם במעגל אחרי הגנרטור. זה ממיר זרם חילופין לזרם ישר. בצורה זו, חשמל מצטבר ונאגר בסוללות, ואז מהם דרך המהפך, שהופך זרם ישר לזרם חילופין, האנרגיה מועברת לרשת חשמל פרטית.
תכנית כזו מאפשרת להחליק את חוסר היציבות במתח, כמו גם לצבור אנרגיה בתקופות של היעדרות מוחלטת של צריכה. וזה, בתורו, מאפשר שימוש בגנרטורי רוח בעלי הספק נמוך יותר מהספק הכולל של מכשירי חשמל ביתיים.
במהלך ההמרה של זרם חשמלי בהתאם לתכנית המשתנה קבוע-משתנה, מתרחשים הפסדי אנרגיה מסוימים המסתכמים בכ- 20%
יחד עם תחנת רוח אוטונומית ניתן להתקין גם מודולים סולאריים וגם מחוללי דלק.
אם מעורבים מספר מכשירים לייצור חשמל בבת אחת, המעגל נוסף עם אלמנט אחר - מפסק (ABP). הכרחי שכאשר אתה מכבה מקור אחד של אנרגיה חלופית, יופעל אחר, הגיבוי.
כחלק מחוות רוח מודרניות משתמשים בעיצובים שונים של רוטורים - חלקים מסתובבים. יש להם יתרונות וחסרונות, יעילות ופונקציונליות שונות. נכון לעכשיו, ישנם התפתחויות רבות של מערכות אוטונומיות שיכולות ליצור אינטראקציה עם רוחות במהירויות ועוצמות שונות.
סוגי חוות רוח
לפי סוג הצרכנים, נבדלים מחוללי רוח אוטונומיים ומתקני רשת. הראשונים מספקים כוח לצרכנים המרוחקים מרשתות חשמל מרכזיות.
השנייה - יכולה למנות כמה עשרות / מאות טחנות רוח, המהוות מערכת יחידה ומעבירה אנרגיה לרשת משותפת. ההספק של יחידות אוטונומיות לעתים רחוקות עולה על 75 קילוואט, ואילו הכוח של התקנות רשת מתחיל מ- 100 קילוואט.
בהתאם לסוג הבנייה, נבדלים גנרטורים רוח:
- מ אֲנָכִי ציר סיבוב;
- מ אופקי ציר סיבוב.
מכשירים אלה משמשים לתנאי הפעלה שונים, אך לרוב ישנם דגמים עם ציר אופקי. הם עובדים כמו תרמילי מזג אוויר רגילים ובעלי מבנה דומה. ציר הרוטור מסתובב במקביל לפני השטח של כדור הארץ.
יחידות כאלה מאופיינות ביעילות גבוהה (כ- 40%), בקרת כוח פשוטה ומחיר נוח יותר, אך הן מאופיינות גם ברמה גבוהה של רעש ורעידות שנוצרו. בנוסף עליהם להיות מכוונים לכיוון הרוח.
להתקנת טורבינת רוח עם רוטור אופקי, דרושים כ -120 מ 'שטח פנוי ותורן בגובה 8 מ' לפחות
מחוללי רוח עם ציר סיבוב אנכי הם בעלי עיצוב קומפקטי יותר, הם פחות רגישים לגורמים סביבתיים.
במכשירים מסוג זה הטורבינה בניצב למישור כדור הארץ. עיצובים כאלה משיקים אפילו מרוחות קלות ואינם תלויים בכיוון זרימת האוויר.
רמת רעש נמוכה (עד 30 dB) מאפשרת להתקין טורבינות רוח אנכיות על גגות הבניינים
עם זאת, יש מינוס משמעותי - היעילות של גנרטורים כאלה היא רק 15%. בנוסף, הם יקרים יותר מדגמים עם ציר סיבוב אופקי.
דגמי מחוללי רוח נבדלים זה מזה לא רק לפי מיקום הציר הסיבוב, אלא גם:
- מספר הלהבים - יש טחנות רוח עם שניים ושלושה להבים, יש גם שינויים מרובי להבים;
- חומרים לייצור חלקים פונקציונליים - עם להבי שיט וקשיחים;
- המגרש בורג - מתכוונן או קבוע.
סיבוב טחנות רוח נייחות רב-להביות מתחיל אפילו ברוח חלשה, אך להפעלת מכשירים דו-ושלש-להביים יש צורך ברוח חזקה יותר. יחד עם זאת, כל להב נוסף במבנה יוצר התנגדות גלגלים גבוהה יותר, ומקשה על השגת מהירויות הפעלה סטנדרטיות של גנרטורים.
בהתאם לחומר הייצור של הלהבים לטורבינת רוח, עשויים להתעורר קשיים מסוימים במבצע. קל יותר לייצר אלמנטים לשיט וזו הסיבה שהם זולים יותר.
אבל אם יש צורך להבטיח הפעלה אמינה של טורבינת הרוח לאספקת חשמל אוטונומית, כדאי לתת עדיפות לעיצובים עם להבים קשיחים עשויים מתכת או פיברגלס מחוזקים.
לגבי גובה הברגה, זה גם לא כל כך פשוט. הצעד המשתנה מאפשר להרחיב משמעותית את מגוון המהירויות האפקטיביות להפעלת תחנת הרוח וזהו יתרון גדול. אך יחד עם זאת, מנגנון כזה מקטין את האמינות הכוללת של מתקן נייח ומסבך משמעותית את גלגל הרוח, מה שמסבך את פעולת היחידה.
כדאיות להתקנת גנרטור רוח
חוות רוח קטנות כיום נמצאות בשימוש נרחב כמקורות חשמל חלופיים, שיכולים להשיג חיסכון אמיתי.
מכשירים כאלה, ככלל, מותקנים בבתי הקיץ, באזורים המרוחקים מרשתות אספקת החשמל העיקריות. אך זו אינה הסיבה היחידה לכך שאנשים מעדיפים יותר ויותר קונסטרוקציות מסוג זה.
בעלי אדמות משתמשים בהצלחה בגנרטורי רוח בכדי להשיג אוטונומיה מלאה וחיסכון משמעותי באנרגיה
עם זאת, לא כל אזור מתאים להתקנת טורבינת רוח. על מנת שתחנת הכוח המיני תפעל באופן מלא במהלך תקופת ההפעלה עליה הכריז היצרן, על תנאי האקלים של השטח לעמוד בדרישות של ציוד מיוחד.
מהירות הרוח הממוצעת לא צריכה להיות נמוכה מ- 4.5-5 מ '/ ש. רק במקרה זה, התקנת מבנה עם טורבינת רוח תהיה מוצדקת כלכלית.
כדי למצוא נתונים משוערים על מהירות הרוח השנתית הממוצעת לפי אזור, עליך להציג מפת רוח מיוחדת. ניתן לקבל מידע מדויק יותר באמצעות מד רוח רוח ומתקן לקריאת אותות.
יש להתקין את מערכת המדידה בגובה רב כך שבניינים ועצים סמוכים לא יעוותו את התוצאות.
אם תחליט להתקין חווה מיני-רוח לביתך, עליך לקחת בחשבון גם את הזמינות של שטח פנוי. יש לזכור כי הרוח צריכה "ללכת" באופן מוחלט לאורך הלהבים, ובלי וללא מכשולים בדרכו להגיע אליהם מכיוונים שונים.
זו הסיבה שפסגות הגבעות נחשבות למקום האידיאלי להתקנת טורבינת רוח, שבה מסתבכות המוני האוויר בעלייה המקבילה בלחץ ומהירות הרוח. אזורים ימיים ואזור הערבות נחשבים גם הם מתאימים.
כדי להפיק את המרב מטחנת הרוח, עליכם להתקין אותו במקום בו אין עצים ובניינים גבוהים
מכשולים ברדיוס של 250 מ 'ישפיעו על פעולת מחולל הרוח. כדי להשיג מדדי יעילות מקסימליים, יש צורך להגדיר את ציר הטורבינה מעל רמת המכשולים לפחות 4-5 מ '.
כללים לבחירת ציוד
יש לגשת באחריות לבחירת גנרטור הרוח לבית.
עליכם לאסוף מידע בסיסי מראש:
- חשב את הסכום הנומינלי והמקסימלי לחשמל כדי לענות על צרכי הבית.
- צפה בנתונים על מהירות הרוח השנתית הממוצעת באזור המגורים כדי לקבוע את התקופות בהן טחנת הרוח לא תהיה פעילה.
- קח בחשבון את התכונות האקלימיות של האזור. אם נצפים כפור קשה בעונת החורף, התקנת תחנת רוח לא תצדיק את עצמה.
- גלה את עוצמת הרעש שנוצר במהלך פעולת גנרטורי הרוח.
- השווה את המפרט הטכני של התקנים מיצרנים שונים.
בחירת הרכיבים של אלמנטים פונקציונליים להתקנת כוח רוח מתבצעת לפי הערך הנקוב של הכוח. במקרה זה, מהירות הרוח הנומינלית ממלאת תפקיד - הערכים שבהם מחולל מחולל הרוח כמות מחושבת של אנרגיה חשמלית.
אם ההתקנה מייצרת הספק מרבי במהירות רוח של 11 מ '/ ש', ובאזורך המחוון הממוצע מגיע ל -4.5 מ '/ ש', טורבינת הרוח לא תייצר את כמות האנרגיה שהצהרה על ידי היצרן
כמו כן, יש להתמקד בעובדה שכוחו של מחולל רוח תלוי בקוטר הגלגל שנוצר על ידי הלהבים. אם תגדיל את הגודל פי 2, טחנת הרוח באותה מהירות רוח תייצר פי 4 יותר חשמל.
גם קיבולת הסוללה חשובה. במקרה של רגיעה, עליהם להיות מספיק אנרגיה כדי לספק בית.
ההתקנה של חוות מיני רוח פרטית מופקדת בצורה הטובה ביותר על חברה המתמחה בעבודות מסוג זה. המטרה העיקרית היא להבטיח אבטחה מרבית. יש להבטיח כי העיצוב הכללי של טורבינת הרוח יישאר יציב גם בתנאי מזג אוויר קיצוניים.
ניתן להתקין באופן עצמאי דגמים בעלי עוצמה נמוכה של מחוללי רוח עם תרנים קלים ונמוכים. יש להרכיב את התמיכה המרכזית על בסיס בטון מזוין. ליציבות רוחבית של המבנה משתמשים ב 3-4 סימני מתיחה.
מחירים משוערים והחזר כספי של גנרטורים רוח
הפופולריות של טורבינות הרוח גדלה מדי יום. זה יתרון עבורם לצייד קוטג'ים גדולים ויקרים, שתוכנם דורש אנרגיה חשמלית רבה.
רצוי להתקין טחנות רוח באזורים מאוכלסים שאין בהם אספקת חשמל מרכזית או חשמל מסופק לסירוגין.
במקרים כאלה מצליחים מחוללי הרוח להציל, שלשימוש בהם מספר יתרונות:
- הפיכת אנרגיה של זרמי אוויר לחשמל חופשי;
- בטיחות סביבתית של טורבינות רוח;
- היעדר חומרי גלם ופסולת בייצור חשמל;
- בלאי מינימלי של חלקים פונקציונליים;
- טווח פעולה ארוך - 25-30 שנים;
- אין צורך לפקח כל העת אחר תפעול חוות הרוח.
החסרונות כוללים את השונות ואת יכולת החיזוי של כוח הרוח. כדי למזער הפסדים, עליך לשכפל את המקור או להתקין מאגר נוסף לאחסון אנרגיה. גלגל רוח מסתובב מהווה גם איום פוטנציאלי לציפורים מעופפות.
תחנות כוח רוח מייצרות רעש הדומה לרעש של כלי רכב בעת נסיעה במהירות של כ- 70 קמ"ש. רמת הרעש המוגברת לא רק דוחה בעלי חיים, אלא גם גורמת לאי נוחות
מינוס משמעותי נוסף של טורבינות רוח לשימוש ביתי הוא העלות הגבוהה. עיצובים מגושמים אלה עשויים מחומרים יקרים, מגיעים עם בקר, סוללות, התקנת מהפך ותורן.
יש לציין כי גנרטורי רוח ביתיים מיצרנים רוסים, כמו גם טורבינות רוח איכותיות המיוצרות בסין, זולות בהרבה ממקביליהם האירופיים. עלות טורבינות רוח ביתיות עם ציר אנכי עם הספק מדורג של עד 2 קילוואט משתנות בטווח של 1300-2500 דולר.
אך במחיר זה, הסט המלא כולל רק גנרטור עם להבים. את שאר הציוד יהיה צורך לרכוש בנפרד או להכין במו ידיכם. צמחים שלמים עולים בערך 40-50% יותר.
מחיר תחנות הרוח לשימוש ביתי עם הספק של 3 קילוואט ל 7 קילוואט גבוה בהרבה. גנרטורים כאלה עם ציוד נלווה יעלו לרוכש 5000-12,000 דולר.
נכון לעכשיו השימוש בטורבינות רוח כחלופה לאספקת חשמל מרכזית אינו רווחי בגלל עלות הציוד הגבוהה
וגם כשיש הפרעות באספקת חשמל ברשת, לא תמיד רצוי להתקין גנרטור רוח. קל וזול יותר להתקין מערכת חשמל בלתי ניתנת להפרעה המבוססת על סוללות תעשייתיות בשילוב עם UPS.
הגיוני להתקין מתקן כוח רוח במקומות בהם הגישה לספק כוח מרכזי נעדרת לחלוטין. תקופת ההחזר במקרה זה היא 25 שנה.
לפני רכישת רכיבים להרכבה והתקנה של גנרטור לאנרגיית רוח, רצוי לבצע חישובים על פי הנוסחאות שניתנו במאמר שלנו. כאן תוכלו למצוא את הנוהל והכללים לביצוע חישובים.
סקירה כללית של מיטב המותגים וההתקנות
בשוק הרוסי של גנרטורי רוח מוצגים שניהם מכשירים אמינים וזולים יחסית של מותגים ביתיים וגם דגמים שונים של טורבינות רוח מיצרנים זרים. כדי לקבוע את בחירת ההתקנה לבית, עליך להשוות את המאפיינים של יחידות שונות.
מספר 1 - טורבינות רוח קונדור בית (רוסיה)
סדרת טחנות רוח לשימוש ביתי כוללת מכשירים בהספק של 0.5-5 קילוואט. הם יכולים לשמש כמקור החשמל העיקרי או נוסף. תחנות Condor Home מותאמות להפעלה בטמפרטורות נמוכות, ומסוגלות לייצר אנרגיה גם ברוחות קלות.
בהתאם לדגם, בית הגנרטור עשוי מפלסטיק או מאלומיניום יצוק, הלהבים עשויים מפיברגלס. יש מערכת בלימה כפולה יעילה. התורן מורכב, על סימני מתיחה, גובהו 8-12 מ '. כדי להתקין יחידות אלה אתה זקוק לבסיס ערימה או בטון.
מחוללי רוח ביתיים של Condor הם מוצרים מוגמרים לחלוטין שאינם דורשים ידע מיוחד או כישורים טכניים. המכשירים מיועדים לחשמל גם בניינים עצמאים וגם עיירות קטנות כחלק מתחנות כוח הרוח
הציוד הבסיסי כולל תורן ושלוחות, גנרטור, רוטור ולהבים, בקר טעינה ומחברים.
מספר 2 - תחנות כוח מיני פלקון יורו (רוסיה)
מדובר בגנרטורי רוח עתירי ציר אנכי עם הספק של 1-15 קילוואט. הם משמשים לצורך אספקת חשמל ראשית / גיבוי של צרכנים המרוחקים מקווי חשמל. הם יכולים לשמש כחלק ממתחם עם לוחות סולאריים ומחולל דלק.
טחנות רוח מצוידות במגנטים ניאודימיום עוצמתי. מהירות הרוח המתחילה לתחילת ההתקנה היא 1.5 מ '/ ש', המהירות הנומינלית היא 11 מ"ש. בלם אווירודינמי המותקן מסייע בהגבלת מהירות הגלגלים. חיי השירות המוצהרים מיצרן הם 20 שנה, אחריות המפעל לתחנות כוח מיניות היא 36 חודשים.
טורבינות רוח פלקון יורו אמינות בהפעלה וחסרות יומרות בתחזוקה. בעזרת מכשירים מסדרה זו, קל לפתור את בעיות אספקת החשמל של מתקנים מקומיים כמו גם של האי
ערכת ההתקנה הבסיסית של פלקון יורו כוללת מספר אלמנטים פונקציונליים: גלגל רוח, גנרטור ובקר, תורן, חלקים משובצים. התקנת מהפך וסוללות נבחרים בנפרד.
מספר 3 - טורבינות רוח אנכיות של סוקול אייר (רוסיה)
תחנות כוח רוח קטנות של מותג זה יכולות לספק חשמל גם לקוטג'ים קטנים וגם למפעלים בינוניים. לשימוש ביתי, קיימים מכשירי SAV עם הספק של 0.5-15 קילוואט.
הם מאופיינים ביעילות גבוהה ברוחות קלות, פועלים בצורה חלקה בטמפרטורות נמוכות וגבוהות בטווח שבין -50 מעלות צלזיוס ל- +50 מעלות צלזיוס, מאופיינים ברעש נמוך ועמידות בפני השפעות חיצוניות.
ייצור חשמל על ידי יחידות סוקול אייר אנכית אינו תלוי בכיוון הרוח. יחידות צירים אנכיות פועלות באופן אוטומטי ללא אנשי תחזוקה. העיצוב מספק מערכת בלימה אלקטרומגנטית ואווירודינמית להגבלת מהירות גלגל הרוח.
הלהבים עשויים מפוליאסטר מחוזק או מאלומיניום תעופתי (תלוי בדגם), בעלי פרופיל הרפיה עצמית. הגנרטור הוא עירור תלת פאזי רב-קוטבי מגנטים קבועים.
טחנות רוח אנכיות של סוקול אייר מייצרות עוצמה מדורגת במהירות של 7-8 מטר / שניה, המאפשרת להשתמש בהן באזורים עם מהירות רוח שנתית ממוצעת נמוכה
הציוד הבסיסי של תחנת כוח רוח כולל: טורבינת רוח עם בקר טעינת סוללה, תורן עם שלוחות, ערכת הרכבה. המהפך והסוללות נבחרים על פי המפרט הטכני בנפרד.
מספר 4 - מחוללי רוח אנרגיית רוח (רוסיה)
זמינים ללקוחות דגמים יחידים ושלושה-להבים של מוצרים בעלי יישום אוניברסלי בהספק של 1-10 קילוואט. טחנות רוח אלה נהדרות ליצירת פרויקטים לאספקת חשמל לבתים פרטיים וקוטג'ים.
הבסיס של יחידות אנרגיית רוח עשוי להבי פיברגלס מחוזקים ועמידים המצוירים באמייל אוטומטי ומערכת אמינה להסרת אוויר מהנחל. יחידות אלה עם ציר סיבוב אופקי עובדות ביציבות בטמפרטורות -40 עד +40 מעלות צלזיוס.
מהירות הרוח המינימלית של ההפעלה היא 2 מ '/ ש', בחלק ממקומי הלהב 3 מ"ש, גובה התורן המומלץ הוא 8-20 מ '. אורך החיים הממוצע של מתקני המותג הרוסי הוא 25 שנה, האחריות הרשמית של היצרן היא 3 שנים.
מחוללי אנרגיה רוח אינם זקוקים לטיפול או תחזוקה שוטפים, התורמים להשקעה מהירה של כספים שהושקעו
הציוד הבסיסי של המתקנים כולל גנרטור מגנט קבוע עם הרכבה לתורן ומנגנון סיבוב, להבים, סט מחברים להרכבת טורבינת רוח. יש לרכוש בנפרד את התורן, כמו גם את הבקר, המהפך והסוללות לאחסון חשמל.
מספר 5 - טורבינות רוח Altek EW (סין)
סוג טורבינות רוח - עם ציר סיבוב אופקי. מכשירים בעלי הספק מדורג של 1 קילוואט עד 10 קילוואט מצוינים לפתרון בעיות אספקת החשמל של בנייני מגורים וקוטג'ים פרברי.
מעטפת המגן של טחנות הרוח של Altek EW עשויה מסגסוגת אלומיניום, מה שמפשט מאוד את העיצוב. חלקי מתכת פונקציונליים בגנרטור מצופים בסיליקון לעמידות בחום.
הלהבים עשויים פלסטיק מחוזק בסיבים. מהירות הרוח המתחילה לשיגור יחידות ביתיות של המותג הסיני היא 2.5 מ '/ ש', המהירות הנומינלית היא 12 מ"ש.
מחוללי הרוח של Altek EW הם אחד המכשירים הזולים ביותר לייצור חשמל, המוצגים בשוק האנרגיה האלטרנטיבית המודרנית
הציוד הבסיסי כולל להבים, גנרטור ובקר. יש לרכוש את שאר האלמנטים הפונקציונליים לטורבינת הרוח.
אם העלות של ערכה מתוצרת מפעל נראית גבוהה שלא לצורך, הגיוני לבנות גנרטור רוח במו ידיכם. המאמר המומלץ על ידינו מתאר ייצור של יחידה שימושית במשק בית ממכונת כביסה.
סיכויים לשימוש בתחנות כוח רוח:
עקרון הפעולה של טורבינות רוח מודרניות. כיצד ממירים אנרגיית רוח לחשמל:
גם כיום השימוש בגנרטורי רוח דורש פיתוח מתמיד. האפשרויות והסיכויים לטווח הרחוק של דרך חלופית זו לייצור חשמל מבטיחות. עם זאת, יש צורך באמצעים מסוימים הן מצד יצרני הציוד והן מצד ממשלות ההתנחלויות.
התקנת מחוללי רוח קטנים למשקי בית פרטיים לא תפתור לחלוטין את בעיית אספקת האנרגיה באזורים. אך עבור בעלי אתרים בודדים של אתרים, אפשרות זו עשויה להיות דרך החוצה.
ספר לנו על החוויה שלך בבחירה או התקנה של טורבינת רוח באזור פרברי. אנא כתוב הערות, פרסם תמונה ושאל שאלות בגוש למטה. שתף מורכבות טכנולוגיות ומידע שימושי שיהיה מועיל למבקרים באתר.