Vindgenerator för ett privat hem: enhet, typer, översyn av de bästa erbjudandena

Väderkvarnar har länge upphört att vara en exotisk nyhet, de anses nu vara ett av de möjliga sparalternativen.Luftströmmar över jordens yta bär en enorm mängd energi, som idag framgångsrikt används i industriella vindkraftverk och små vindkraftverk för privat bruk.

Vi kommer att berätta hur du väljer rätt och tekniskt kompetent installation av en vindgenerator för ett privat hem. Vår föreslagna artikel beskriver reglerna för montering och drift av minikraftverk. Intresserade köpare får rekommendationer om deras val, och ett betyg på populära modeller ges.

Design och driftprincip för vindkraftverk

Vindgeneratorer är speciella enheter som omvandlar vindens kinetiska energi till elektrisk energi. Dessa är oberoende elkällor som är utmärkta för installation i privata bostadshus, små och medelstora gårdar och produktionsbaser.

Utformningen av en standard minikraftverk för hushållsbruk inkluderar följande funktionella element:

1. Blad aerodynamiskt formad för att fånga vind.
2. Generator att producera växelström.
3. Kontroller för automatisk styrning av en vindkraftspark. Låter dig reglera batteriladdningen och fördela energiflöden mellan enheter.
4. Lagringsenhet. Specialbatterier för lagring av genererad el.
5. Inverter att få parametrarna för genererad energi till nätstandarder.
6. Mast, höja bladen till en viss höjd över marknivån.

Det finns olika typer av master: fristående utan stavvajer, stelt fast och roterande på stag. Den senare kan sänkas och höjas för underhåll, samt för reparations- och restaureringsarbeten.

Under påverkan av vinden börjar bladen monterade på generatoraxeln att rotera, vilket hjälper till att starta rotorn. Som ett resultat omvandlas den kinetiska energin hos luftflöden till mekanisk och sedan till elektrisk energi. Så här ser ett mycket förenklat diagram över hur en väderkvarn fungerar ut:

I verkligheten går energin från en vindkraftspark inte direkt till konsumenten. Systemet måste anslutas till speciella enheter för omvandling av elektrisk ström.

En styrenhet placeras i kretsen efter generatorn. Den omvandlar växelström till likström. I denna form ackumuleras elektricitet och lagras i batterier, och sedan från dem genom en växelriktare, som omvandlar likström till växelström, tillförs energin till det privata elnätet.

Detta schema gör det möjligt att jämna ut spänningsinstabilitet, samt ackumulera energi under perioder av fullständig frånvaro av förbrukning. Och detta gör det i sin tur möjligt att använda vindgeneratorer med mindre effekt än den totala effekten av elektriska hushållsapparater.

Vid omvandling av elektrisk ström enligt AC-DC-AC-schemat uppstår vissa energiförluster som uppgår till cirka 20 %

Tillsammans med en autonom vindstation är det möjligt att installera både solcellsmoduler och bränslegeneratorer.

Om flera enheter används samtidigt för att generera elektricitet, kompletteras kretsen med ett annat element - en automatisk strömbrytare (ABP). Det är nödvändigt så att när en alternativ energikälla stängs av, startar en annan, en reserv.

Moderna vindkraftsparker använder olika design av rotorer - roterande delar. De har sina fördelar och nackdelar, olika effektivitet och funktionalitet. För närvarande finns det många utvecklingar av autonoma system som kan interagera med vindar med olika hastigheter och styrkor.

Typer av vindkraftverk

Utifrån typen av konsument skiljer man på autonoma vindkraftverk och nätverksdrivna installationer. De förstnämnda levererar energi till konsumenter på avstånd från centrala elnät.

De andra kan räkna flera tiotals/hundratals vindkraftverk, som bildar ett enda system och levererar energi till ett gemensamt nätverk. Effekten hos autonoma enheter överstiger sällan 75 kW, medan effekten hos nätverksinstallationer börjar på 100 kW.

Beroende på typ av konstruktion särskiljs vindgeneratorer:

• Med vertikal rotationsaxel;
• Med horisontell rotationsaxel.

Dessa enheter används för olika driftsförhållanden, men de vanligaste är modeller med horisontell axel. De fungerar som vanliga väderflöjlar och har en liknande struktur. Rotoraxeln roterar parallellt med jordytan.

Sådana enheter kännetecknas av hög effektivitet (cirka 40%), enkel effektjustering och ett mer överkomligt pris, men kännetecknas också av höga nivåer av ljud och vibrationer.Dessutom måste de vara orienterade mot vindens riktning.

För att installera en väderkvarn med en horisontell rotor behöver du cirka 120 m fritt utrymme och en mast med en höjd på minst 8 m

Vindgeneratorer med vertikal rotationsaxel har en mer kompakt design och är mindre mottagliga för miljöfaktorer.

I enheter av denna typ är turbinen placerad vinkelrätt mot jordens plan. Sådana strukturer lanseras även från en svag vind och är inte beroende av luftflödets riktning.

Den låga ljudnivån (upp till 30 dB) gör det möjligt att installera vertikala vindkraftverk på byggnadstak

Men det finns också en betydande nackdel - effektiviteten hos sådana generatorer är bara 15%. Dessutom är de dyrare än modeller med horisontella axlar.

Modeller av vindgeneratorer skiljer sig från varandra inte bara i platsen för rotationsaxeln utan också:

• antal blad – det finns väderkvarnar med två och tre blad, och det finns även modifieringar med flera blad;
• material för tillverkning av funktionella delar – med segel och stela blad;
• propellerstigning – justerbar eller fast.

Stationära väderkvarnar med flera blad börjar rotera även i låga vindar, men två- och trebladiga enheter kräver starkare vindar för att fungera. Samtidigt skapar varje extra blad i designen mer motstånd mot hjulet, vilket gör det svårare att uppnå generatorns standarddrifthastighet.

Beroende på tillverkningsmaterial blad för vindkraftverk, vissa svårigheter kan uppstå i ditt arbete. Segelelement är lättare att tillverka och kostar därför mindre.

Men om det är nödvändigt att säkerställa tillförlitlig drift av en vindturbin för autonom strömförsörjning, är det värt att ge företräde åt strukturer med styva blad gjorda av metall eller förstärkt glasfiber.

Vad gäller propellerstigningen är det inte så enkelt här heller. Den variabla stigningen gör att du avsevärt kan utöka utbudet av effektiva hastigheter för att driva en vindkraftspark, och detta är ett stort plus. Men samtidigt minskar en sådan mekanism den totala tillförlitligheten hos den stationära installationen och gör vindhjulet avsevärt tyngre, vilket komplicerar driften av enheten.

Möjligheten att installera en vindgenerator

Små vindkraftverk används nu i stor utsträckning som alternativa elkällor, vilket gör att verkliga besparingar kan uppnås.

Sådana enheter installeras vanligtvis i sommarstugor, i områden långt från huvudnäten. Men detta är inte den enda anledningen till att människor i allt högre grad föredrar strukturer av denna typ.

Markägare använder framgångsrikt vindkraftverk för att uppnå fullständig autonomi och betydande energibesparingar

Men inte alla områden är lämpliga för att installera ett vindkraftverk. För att minikraftverket ska fungera fullt ut under den av tillverkaren deklarerade livslängden måste klimatförhållandena i området uppfylla kraven för specialutrustning.

Medelvindhastigheten bör inte vara lägre än 4,5-5 m/s. Endast i detta fall kommer installationen av en struktur med en vindturbin att vara ekonomiskt motiverad.

För att ta reda på ungefärliga uppgifter om den genomsnittliga årliga vindhastigheten per region måste du se en speciell vindkarta.Mer exakt information kan erhållas med hjälp av en vindmätare och en signalavläsningsanordning.

Mätsystemet ska installeras på hög höjd så att närliggande byggnader och träd inte förvränger resultaten.

Om du bestämmer dig för att installera en minivindpark för ditt hem bör du också tänka på det tillgängliga utrymmet. Samtidigt är det nödvändigt att ta hänsyn till att vinden måste "gå" helt fritt längs bladen, och utan hinder i sin väg, nå dem från olika sidor.

Det är därför den idealiska platsen för att installera ett vindturbin anses vara toppen av kullar, där luftmassor komprimeras med en motsvarande ökning av tryck och vindhastighet. Även marina regioner och stäppzonen anses lämpliga.

För att få full nytta av ett vindkraftverk måste det installeras på en plats där det inte finns några träd eller höga byggnader

Eventuella hinder inom en radie av 250 m kommer att påverka drift av vindkraftverk. För att erhålla maximal effektivitetsindikatorer är det nödvändigt att installera turbinaxeln över nivån av hinder med minst 4-5 m.

Regler för val av utrustning

Valet av en vindgenerator för ditt hem bör hanteras på ett ansvarsfullt sätt.

Du måste samla in grundläggande information i förväg:

1. Beräkna den nominella och maximala mängden el för att möta husets behov.
2. Se den genomsnittliga årliga vindhastigheten i ditt område för att avgöra när din väderkvarn kommer att vara inaktiv.
3. Ta hänsyn till områdets klimategenskaper. Om det är svår frost under vintersäsongen är det inte lönt att installera en vindkraftspark.
4. Ta reda på intensiteten av buller som skapas när vindkraftverk fungerar.
5. Jämför de tekniska egenskaperna hos enheter från olika tillverkare.

Valet av komponentfunktionella element för ett vindkraftverk görs enligt det nominella effektvärdet. I det här fallet spelar den nominella vindhastigheten också en roll - de värden där vindgeneratorn genererar den beräknade mängden elektrisk energi.

Om installationen producerar maximal effekt vid en vindhastighet på 11 m/s, och i ditt område når genomsnittet 4,5 m/s, kommer väderkvarnen inte att producera den mängd energi som tillverkaren deklarerat

Det är också nödvändigt att fokusera på det faktum att kraften hos en vindgenerator beror på diametern på hjulet som bildas av bladen. Om storleken fördubblas kommer väderkvarnen att producera 4 gånger mer el vid samma vindhastighet.

Batteriernas kapacitet är också viktig. Om det inte blåser bör de ha tillräckligt med energi för att driva huset.

Det är bättre att anförtro installationen av ett privat minivindkraftverk till ett företag som är specialiserat på att utföra denna typ av arbete. Huvudmålet är att säkerställa maximal säkerhet. Vindkraftverkets övergripande design måste garanteras att förbli stabil även under extrema väderförhållanden

Lågeffektmodeller av vindgeneratorer med lätta, låga master kan installeras oberoende. Det centrala stödet måste monteras på ett armerat betongfundament. För lateral stabilitet av strukturen används 3-4 bristningar.

Ungefärliga priser och återbetalning av vindkraftverk

Vindkraftverkens popularitet växer för varje dag. De är fördelaktiga för att utrusta stora och dyra stugor, vars underhåll kräver mycket elektrisk energi.

Det är tillrådligt att installera vindkraftverk i befolkade områden där det inte finns någon centraliserad strömförsörjning eller strömförsörjningen ständigt avbryts.

Det är i sådana fall som vindgeneratorer kommer till undsättning, vars användning har ett antal fördelar:

• omvandling av luftflödesenergi till fri elektricitet;
• miljösäkerhet för vindkraftverk;
• frånvaro av råvaror och avfall vid elproduktion;
• minimalt slitage på funktionella delar;
• lång livslängd - 25-30 år;
• det finns inget behov av att ständigt övervaka driften av vindkraftsparken.

Nackdelar inkluderar variabilitet och oförutsägbarhet av vindstyrka. För att minimera förlusterna måste du duplicera källan eller installera en extra buffert för energilagring. Dessutom utgör ett roterande vindhjul ett potentiellt hot mot flygande fåglar.

Vindkraftverk skapar buller jämförbart med buller från fordon vid körning i en hastighet av cirka 70 km/h. Ökade ljudnivåer skrämmer inte bara bort djur, utan orsakar också obehag för människor

En annan betydande nackdel med vindkraftverk för hushållsbruk är deras höga kostnad. Dessa skrymmande strukturer är gjorda av dyra material och inkluderar en styrenhet, batterier, en inverterinstallation och en mast.

Det bör noteras att hushållsvindgeneratorer från ryska tillverkare, såväl som vindkraftverk av hög kvalitet som produceras i Kina, är mycket billigare än sina europeiska motsvarigheter. Kostnaden för inhemska vindkraftverk med en vertikal axel med en nominell effekt på upp till 2 kW varierar i intervallet $1300-2500.

Men till det här priset innehåller paketet bara en generator med blad.Resterande utrustning måste köpas separat eller gör det själv. Kompletta installationer kostar cirka 40-50 % mer.

Priset på vindkraftsparker för hemmabruk med en effekt på 3 kW till 7 kW är mycket högre. Sådana generatorer med tillhörande utrustning kommer att kosta köparen 5 000-12 000 dollar.

För närvarande är användningen av vindkraftverk som ett alternativ till centraliserad kraftförsörjning olönsam på grund av de höga kostnaderna för utrustning

Och även när det finns avbrott i leveransen av nätverksel, är det inte alltid tillrådligt att installera en vindgenerator. Det blir enklare och billigare att installera ett avbrottsfritt strömförsörjningssystem baserat på industribatterier i kombination med en UPS.

Det är vettigt att installera ett vindkraftverk på platser där tillgången till en centraliserad energiförsörjning är helt frånvarande. Återbetalningstiden i detta fall är 25 år.

Innan du köper komponenter för montering och installation av en vindkraftsgenerator, är det tillrådligt att utföra beräkningar med formlerges i vår rekommenderade artikel. Här hittar du ordning och regler för att utföra beräkningar.

Genomgång av de bästa märkena och installationerna

Den ryska marknaden för vindkraftverk erbjuder både pålitliga, relativt billiga enheter från inhemska märken och modeller av vindkraftverk från utländska tillverkare som varierar i funktionalitet. För att bestämma valet av installation för ditt hem måste du jämföra egenskaperna hos olika enheter.

Nr 1 - vindgeneratorer Condor Home (Ryssland)

En serie vindkraftverk för hemmabruk inkluderar enheter med en effekt på 0,5-5 kW. De kan fungera som huvudkälla för el eller extra.Condor Home-stationer är anpassade för drift under låga temperaturer och kan producera energi även i svag vind.

Beroende på modell är generatorhuset tillverkat av plast eller gjuten aluminium, bladen är gjorda av glasfiber. Det finns ett effektivt dubbelt bromssystem. Masten är komposit, på trådar och har en höjd på 8-12 m. För att installera dessa enheter behöver du en påle eller betongfundament.

Condor Home vindgeneratorer för hemmet är helt färdiga produkter som inte kräver speciella kunskaper eller tekniska färdigheter för att fungera. Enheterna är designade för elektrifiering av både fristående byggnader och små bebyggelser som en del av vindkraftverk

I grundpaketet ingår en mast och linor, en generator, en rotor och blad, en laddningsregulator och fästelement.

Nr 2 - Falcon Euro minikraftverk (Ryssland)

De är högteknologiska vertikalaxlade vindgeneratorer med en effekt på 1-15 kW. De används för primär/backup strömförsörjning till konsumenter på avstånd från kraftledningar. Kan användas som en del av ett komplex med solpaneler och en bränslegenerator.

Väderkvarnar är utrustade med kraftfulla neodymmagneter. Startvindhastigheten för att starta installationen är 1,5 m/s, den nominella hastigheten är 11 m/s. Den installerade aerodynamiska bromsen hjälper till att begränsa hjulhastigheten. Den deklarerade livslängden från tillverkaren är 20 år, fabriksgarantin på minikraftverket är 36 månader.

Falcon Euro vindgeneratorer är pålitliga i drift och opretentiösa i underhåll. Med hjälp av enheter i denna serie är det lätt att lösa problemen med strömförsörjning av lokala och öanläggningar

Den grundläggande Falcon Euro-installationssatsen innehåller flera funktionella element: ett vindhjul, en generator och styrenhet, en mast och inbäddade delar. Inverterinstallationen och batterierna väljs separat.

Nr 3 - vindkraftverk Sokol Air Vertical (Ryssland)

Små vindkraftverk av detta märke kan ge el till både små stugor och medelstora företag. För hushållsbruk produceras SAV-enheter med en effekt på 0,5-15 kW.

De kännetecknas av hög effektivitet i lätta vindar, fungerar smidigt vid låga och höga temperaturer i intervallet från -50 °C till +50 °C, kännetecknas av låga ljudnivåer och motstånd mot yttre påverkan.

Genereringen av el från Sokol Air Vertical-enheter beror inte på vindriktningen. Vertikala-axiella installationer arbetar i automatiskt läge utan underhållspersonal. Designen ger ett elektromagnetiskt och aerodynamiskt bromssystem för att begränsa hastigheten på vindhjulet.

Bladen är gjorda av förstärkt polyester eller flygplansaluminium (beroende på modell) och har en självupprullande profil. Generatorn är en flerpolig trefasgenerator med excitation från permanentmagneter.

Sokol Air Vertical vindturbiner producerar märkeffekt på 7-8 m/s, vilket möjliggör användning i regioner med låga genomsnittliga årliga vindhastigheter

I grundpaketet för ett vindkraftverk ingår: ett vindturbin med en batteriladdningsregulator, en mast med killar och en installationssats. Växelriktaren och batterierna väljs separat enligt de tekniska specifikationerna.

Nr 4 - vindkraftverk Energy Wind (Ryssland)

Köpare har tillgång till en- och trebladsmodeller av produkter för universell användning med en effekt på 1-10 kW. Dessa vindkraftverk är perfekta för att skapa projekt för att tillhandahålla el till privata bostadshus och stugor.

Energy Wind-enheter är baserade på hållbara blad gjorda av förstärkt glasfiber, målade med autoemalj och ett pålitligt luftflödessystem. Dessa enheter med en horisontell rotationsaxel fungerar stabilt vid temperaturer från -40 till +40 grader Celsius.

Minsta driftsvindhastighet är 2 m/s, vid vissa bladpositioner - 3 m/s, den rekommenderade masthöjden är 8-20 m. Den genomsnittliga livslängden för ryska märkesinstallationer är 25 år, den officiella garantin från tillverkaren är 3 år.

Energi Vindkraftverk kräver inte konstant skötsel eller underhåll, vilket bidrar till snabb återinvestering av investerade medel

Grundutrustningen för installationerna inkluderar en permanentmagnet elektrisk generator med en monteringsenhet för masten och en roterande mekanism, blad och en uppsättning fästelement för montering av en vindturbin. Masten, liksom styrenheten, växelriktaren och batterier för lagring av el måste köpas separat.

Nr 5 - Altek EW vindturbiner (Kina)

Typ av vindkraftverk – med horisontell rotationsaxel. Enheter med en märkeffekt från 1 kW till 10 kW är idealiska för att lösa problemen med strömförsörjning till lanthus och stugor.

Det skyddande höljet på Altek EW vindturbiner är tillverkat av aluminiumlegering, vilket avsevärt underlättar designen. Generatorns funktionella metalldelar är belagda med kisel för värmebeständighet.

Bladen är gjorda av fiberförstärkt plast.Startvindhastigheten för att starta hushållsenheter av det kinesiska varumärket är 2,5 m/s, den nominella hastigheten är 12 m/s.

Altek EW vindgeneratorer är en av de mest prisvärda enheterna för att generera el som presenteras på den moderna alternativa energimarknaden

I grundpaketet ingår blad, en generator och en styrenhet. Resterande funktionselement till väderkvarnen måste köpas in.

Om kostnaden för ett fabrikstillverkat kit verkar för högt för dig är det vettigt att bygga DIY vindgenerator. Artikeln vi rekommenderar beskriver hur man gör en användbar hushållsapparat från en tvättmaskin.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Utsikter för användningen av vindkraftverk:

Funktionsprincipen för moderna vindkraftverk. Hur vindenergi omvandlas till el:

Än idag kräver användningen av vindkraftverk ständig utveckling. Förmågan och de långsiktiga utsikterna för denna alternativa metod att generera el är lovande. Vissa åtgärder behövs dock både från utrustningstillverkare och från lokala förvaltningar.

Att installera små vindkraftverk för privata hushåll kommer inte att helt lösa problemet med energiförsörjningen i regionerna. Men för vissa markägare kan detta alternativ vara en utväg.

Berätta om din egen erfarenhet av att välja eller installera ett vindkraftverk på en lantlig tomt. Skriv kommentarer, lägg upp bilder och ställ frågor i blocket nedan. Dela tekniska finesser och användbar information som kommer att vara användbar för webbplatsbesökare.