Větrné generátory: přehled, princip činnosti, konstrukce a zařízení
Alternativní energetické systémy pro bydlení se stávají stále důležitějšími jako vývoj elektrického přeměny. Prakticky volná energie z přírodních jevů dnes může být přeměněna na vysoce kvalitní proud, který může napájet domácí spotřebiče. Nejpopulárnější koncepcí tohoto druhu je solární energie, ale větrné generátory mají mnoho výhod. Za prvé, takto vyrobená energie může stačit k udržení soukromého domu. Další otázkou je, jak technicky realizovat takovou stanici.
Princip větrného generátoru
Za prvé, v důsledku nerovnoměrného zahřívání atmosféry sluncem se vytváří proudění vzduchu - od vysokotlakých zón až po nízkotlaké zóny. Při procesu proudění vzduchu a větru, jehož energie může být použita pro různé účely. Mimochodem, nejjednodušším příkladem generátoru větrného mlýna je mlýn - ačkoli to nekonvertuje energii, ale okamžitě jej přivádí k pracovnímu toku.
Pro efektivní využití moderních větrných turbín vyžaduje odpovídající rychlost proudění vzduchu. Například vítr s rychlostí asi 5-6 m / s dává jen minimální energetický efekt. Optimální úroveň je 15-20 m / s. To stačí k napájení větru domácí generátory ale průmyslové stanice vyžadují mnohokrát větší sílu. Vítr ovlivňuje pracovní části generátoru a tím aktivuje motor. To zase přenáší energii do konvertorové jednotky. Konečným přijímačem energie je baterie. Baterie akumuluje energetický potenciál a poskytuje spotřebiteli elektřinu.
Obecné uspořádání stanic
Tradiční zařízení větrného mlýna předpokládá přítomnost jednotky generátoru, stopky se stožárem (prvky přívodu větrné energie), střídače a baterie. Struktura modernějších stanic zahrnuje řídicí jednotku - řídicí jednotku větrné turbíny, která reguluje parametry konstrukce a baterie.
Pokud jde o prvky plotového úsilí, jsou obvykle představovány lopatkami, které jsou namontovány na rotoru. V důsledku otáčení generátor generuje střídavý proud. Dále, přes konvertor, systém vytváří napětí v baterii. Ten slouží jako spojení mezi generátorem větrné turbíny a spotřebiči.
Je třeba poznamenat, že většinou větrné generátory jsou autonomní zařízení. To znamená, že nevyžadují napájení třetí strany. V každém případě je baterie napájena přímo z energie přijaté z měniče. Ve velkých průmyslových instalacích jsou však k dispozici systémy nouzového napájení, které poskytují energii generátoru, pokud je nedostatečná místní energie.
Typy návrhů
V moderních konstrukcích využívají větrné turbíny jeden ze dvou variant motorů - s horizontální a vertikální osou otáčení. V opačném případě se říká křídlo a kolotoč. Co se týče horizontálního zařízení, vypadá to jako stejná mlýn, ale s méně čepelemi. Jedná se o větrné generátory, ve kterých je kladen důraz na aerodynamické vlastnosti. Podle odborníků není účinnost větrného mlýna závislá na počtu lopatek, ale na jejich délce a kvalitě rotoru. Proto jsou větrné turbíny namontované na křídlo často vybaveny pouze jednou nebo dvěma noži, jejichž délka může dosáhnout až 100 m - samozřejmě ve velkých průmyslových instalacích.
Modely karuselu jsou přínosné, protože na nich nezávisí směr větru. V nejjednodušších provedeních je k dispozici pouze jedna lopatka ve tvaru pásky, která se protahuje sloupcovou tyčí. Proto vertikální generátor větru, i při nízkých rychlostech proudění vzduchu, může vytvářet minimální množství energie. Na druhé straně, při silném větru jsou takové konstrukce nerentabilní z toho důvodu, že díky působícím silám se spirálová páska sama zpomaluje a omezuje její výkon.
Použití větrných turbín
Vzhledem k atraktivitě větrných turbín jako volného zdroje energie je jejich provoz spojen s řadou nehospodářských problémů. Především je to nestálost. Je zřejmé, že uživatel nemůže ovlivnit sílu větru žádným způsobem a může jen doufat, že se změní povětrnostní podmínky. Z tohoto důvodu je napájecí zdroj nouzového napojení připojen na velkých větrných stanicích - jen v případě dlouhé nepřítomnosti větrných proudů dostatečné síly.
Stejný aspekt je způsoben zavedením pomocných zařízení do komplexu generátorů. Je nutná přítomnost baterie, měniče a záložního generátoru, aby se výkon stabilizoval a úroveň napětí byla vypnuta, protože vítr může být zcela nepřítomný a může způsobovat různé rychlosti pohybu.
A tady ekonomický aspekt již vzniká, protože dobře vybavené větrné generátory v každém případě vyžadují náklady na údržbu. Nicméně, vzhledem k optimalizaci energetického vybavení, tento problém postupně ztrácí svůj dominantní význam a ponechává možnosti pro rozvoj tohoto odvětví.
Domácí větrné mlýny
Provádění vlastního projektu větrné turbíny je zcela bez připojení odborníků. Samozřejmě, pokud mluvíme o domácím, pak bude projekt s výpočty síly a vyvažování šablony. Doporučuje se, aby takové podniky byly zahájeny malými větrnými turbínami, jejichž potenciál energie je 10-20 wattů. Taková zařízení vyžadují minimální náklady, ale dávají praktické zkušenosti a jasnou představu o tom, jak se vyrábí energie. Poté, jak se struktura stává složitější a její velikost se zvyšuje, lze získat účinný větrný generátor pro dům. S vlastními rukama lze tento design sestavit z hotových technických součástí, sestav a součástí, které jsou k dispozici na trhu. Níže uvádíme několik možností sestavení větrného generátoru.
Modely motorů
Nejčastěji se vyrábějí větrné generátory pro domácnost DC motory, pracuje při nízkých otáčkách. Doporučuje se zaměřit se na design pomocí permanentní magnety který zajistí napájení 80-100 wattů.
Generátory automobilů se často používají k takovým účelům, avšak v takovém provedení by měl být zahrnut také multiplikátor. To je způsobeno skutečností, že autogenerátor je schopen zajistit dostatečné napětí pouze při vyšších rychlostech - s frekvencí až 2500 ot / min. Takové zatížení jednoduše není navrženo pro domácí generátor větru. Ruce budou muset rekonstruovat elektrárnu a doplnit je o neodymové magnety v oblasti rotoru. Mohou být požadovány přesné otáčky, ale to závisí na typu konstrukce větrné turbíny.
Modely rotoru Savonius
Jedná se o koncept vertikálně axiálního generátoru, který je založen na tzv. Karuselovém rotoru Savonius. Okamžitě musím říci, že vlastní generátor větru tohoto typu bude moci dodávat energii ve 20 wattech. To nestačí k napájení domu, ale k napájení některých spotřebičů stačí. V práci budou použity hliníkové plechy, trubky a baterie. Karuselový rám s vnitřními lopatkami je konstruován z plechu a trubek. V závislosti na objemu materiálu může být 2-3 oddíly.
Jako upevňovací prvky byly použity šrouby a nýty s rohy. Pokud se vám podaří vyrobit větrný generátor s vlastními rukama na základě rotoru Savoniova pro napájení 12voltových zařízení, bude mít smysl zvýšit velikost pracovní struktury přijímače a pak můžeme mluvit o významných úsporech zásobování energií celého domu.
Instalace instalačních prací
Z konstruktivního hlediska se větrný mlýn skládá ze tří základních součástí - motoru, přijímače větru (lopatky) a baterie s převodníkem. Samozřejmě mohou být do návrhu přidány i další části, ale pro instalaci je vhodné považovat tyto uzly za základní. Jak je instalace větrných generátorů z různých komponent? Práce začíná spojením hřídele motoru s nosnou trubkou generátoru. Trubka bude jádrem celé struktury. Mělo by na počátku vytvořit několik otvorů na obou koncích, což usnadní instalační operace.
V dalším kroku je stožár osazen rotorem. Musí být buď pevně svařeny nebo upevněny speciálními konzolami. Pak následuje další otázka - jak vyrobit větrný generátor tak, aby fyzicky odolal silným proudům vzduchu? Tato schopnost bude do značné míry záviset na základě, do kterého je trubka integrována. Doporučuje se uspořádat betonovou plošinu s několika vrstvami výztuže.
Závěr
Nadšenci, kteří experimentují s podobnými zdroji energie, se doposud řídí amatérským zájmem. V praxi se větrné generátory v ojedinělých případech ukázaly jako finančně výhodné zařízení. Samozřejmě samotná zásada výroby větrné energie působí a přináší výhody. Plnohodnotné domácí zajištění na úkor takových stanic se však realizuje v malém procentním podílu. Navzdory tomu technologický vývoj komponent generátorů vyvolává optimismus v úspěchu rozvoje tohoto energetického segmentu.