Вітрогенератори: принцип дії, типи, застосування, ефективність роботи

Автор запису

Денис Соловей

Опубліковано 24 лют 2016

9 хв читання

1 коментар

42562

5 / 5

Вітрогенератор (вітроелектричні установки або скорочено ВЕУ) – це прилад для перетворення енергії вітру в електричну.

Спочатку він перетворює кінетичну енергію вітру в механічну енергію ротора, а потім в електричну енергію. Потужність вітрогенератора може бути від 5 КВт до 4500 КВт. Сучасні пристрої генерують енергію навіть дуже слабкого вітру – від 4 м/с. Вітроелектричні установки можуть входити до складу приватної незалежної електростанції і дозволяють продавати зайву енергію державі за умовами «зеленого тарифу». Такі споруди можуть бути джерелом енергії для локальних і острівних об'єктів, так як вирішують проблеми енергопостачання автономно.

Як працює вітрогенератор: принцип перетворення енергії вітру

Потоки вітру обертають лопаті вітрогенератора: проходять через турбіну, що приводить її в дію і вона починає обертатися. На валу турбіни виникає енергія, яка буде пропорційна вітровому потоку. Чим сильніший вітер, тим більша кількість енергії виникає. Далі енергія передається по валу ротора на мультиплікатор (якщо він є), який її створює. Врахуйте, що продуктивнішими є пристрої без мультиплікатора, який прискорює обертання осі, тому що не створюється, а, відповідно, і не витрачається зайва енергія, а швидкості вітру цілком достатньо для оптимальної роботи вітрогенератора. Генератор перетворює механічну енергію в електричну.

Потужність вітряка вимірюється «ометаємою» площею турбіни. Чим більший розмір лопатей, тим більшу потужність він створює. Потужність вітрогенератора розраховується виходячи з кубічної залежності швидкості вітру.

Приклад

Тому, якщо розмір турбіни не великий, то потрібен дуже сильний потік вітру, щоб потужність була високою, і навпаки – велика турбіна може видавати ту ж потужність при слабшому вітрі.

Але для того, щоб робота вітрогенератора була збалансованою і видавала потрібну кількість енергії, потрібно на етапі проєктування правильно розрахувати всі необхідні параметри вітряної електростанції.

Конструкція вітряної електростанції

З чого складається система

Система складається з:

Конструкція вітряка

Допоможемо вибрати вітрогенератор

Надіслати заявку

Типи вітрогенераторів

За потужністю та областю застосування вітрогенератори бувають

Пристрої з потужністю від 10 до 500 КВт використовуються вкрай рідко .

За конструкцією побутові типи вітряків відрізняються будовою ротора (турбіни)

Зараз широке застосування отримали вітрогенератори з горизонтальною віссю обертання (крильчасті), завдяки тому, що у них коефіцієнт використання енергії вітрового потоку (КВЕВ) легко досягає 30% і більше, а у вітрогенераторів з вертикальною віссю обертання КВЕВ становить близько 20%.

Система побутового енергопостачання з використанням вітрогенератора схожа на систему з сонячними модулями, в одній системі можуть використовуватися як вітрогенератори, так і сонячні модулі.

Від висоти щогли і діаметра ротора залежить кількість виробленої енергії ось так: на кожні 10 метрів підйому вітряка додається 1 м/с швидкості вітру. Чим вища щогла, тим більше ймовірність того, що він буде працювати максимально ефективно. І та ж ситуація з ротором: чим більший діаметр, тим більше вироблення енергії.

Значення сили вітрового потоку для роботи вітряка

Застосування і рекомендації за місцем встановлення вітрогенератора

Вітрогенератори характеризуються широким застосуванням на об'єктах різного призначення: приватні будинки і домогосподарства, підприємства, окремі споруди, які вимагають автономного енергопостачання. Їх встановлюють на відкритих, бажано підвищених територіях, де є хороший вітровий потенціал: поле, гори (пагорби), острів і навіть мілководдя. Вітрогенератори можуть встановлюватися як поодинці, так і групами, об'єднуючись у вітропарк для енергопостачання масштабних підприємств. Найчастіше вітряні електростанції застосовуються для енергопостачання автономних будинків, де відсутнє підключення до міської електромережі. Малопотужні вітряки використовуються на мисливських угіддях, рибальських станах, на дачних ділянках для бджолярів, на автономних світильники для освітлення доріг.

В даний час застосування вітрогенераторів як альтернативи центрального енергопостачання нерентабельно через велику вартість обладнання, але, в той же час, можливе використання вітрогенераторів в місцях, де відсутнє централізоване енергопостачання або присутні часті перебої. Період окупності – 25 років.

Також існує технічна можливість виконання генератора, що видає змінний струм, який можна використовувати для прямого живлення споживачів, які не потребують безперебійного живлення, наприклад, насос для осушення якій-небудь території.

В Україні на всій території можливе використання вітрогенераторів з тим чи іншим ступенем ефективності. Найвигідніше, з точки зору вітрового потенціалу, розміщувати вітрогенератори в Криму і Закарпатті.

Наші відеоогляди