Ветрогенератор

Ветрогенераторы все больше становятся популярными. Их используют не только как дополнительный источник электричества, а часто и как основной, благодаря надежности конструкции, удобству эксплуатации и привлекательного элемента экстерьера загородного дома. Особенно популярны модели мощностью до 5кВт благодаря хорошему соотношению цена-эффективность-качество.

Компанией МикроАРТ выпущен первый, разработанный в России, контроллер энергии ветра (КЭВ) Dominator. Он обеспечивает более оптимальную работу при слабом ветре; для чего в меню в меню КЭВ доступны для редактирования параметры для ВГ:

«Обороты включения» — Обороты ВГ, при которых начинается отбор мощности.

«Обороты выключения»- Обороты ИГ, при которых прекращается отбор мощности.

Задание интервала оборотов ветрогенератора, приводит к тому, что при слабом ветре, контроллер отключает ветрогенератор от нагрузки. Без нагрузки ветряк, даже при слабом ветре, легко набирает оптимальные высокие обороты на которые и рассчитаны профиль и угол атаки его лопастей. После набора оптимальных оборотов, контроллер подключает ветряк к АКБ и снимает энергию. Ветряк затормаживается и снова отключается контроллером и т.д. Таким образом, при слабом ветре, энергия собирается порциями, но в итоге собираемость поучается выше, чем у обычного контроллера, т.к. сбор энергии ведётся при оптимальных оборотах ветрогенератора.

Примечание: этого выигрыша не будет, если установлен редкий и дорогой ветрогенератор, у которого лопасти автоматически поворачиваются в зависимости от скорости ветра (меняется угол атаки лопастей при разных скоростях ветра).

Новейший контроллер ветрогенератора КЭВ Dominator MPPT можно приобрести здесь.

Ветроэнергетические комплексы из лучших отечественных и импортных компонентов, состоят из:

  1. Собственно, ветрогенераторов улучшенной конструкции
  2. Мощного инвертора (до 18 кВт) МАП SINE «Энергия»
  3. Мачты обыкновенной или оригинально складывающейся конструкции (в последнем случае не используются тросовые растяжки)
  4. Долговечных тяговых или стационарных OPzS/V

Основные особенности и преимущества предлагаемых нами ветряков:

Предлагаем Вашему вниманию обновлённый модельный ряд ветроэлектрoстанций, улучшенного качества, увеличенной энергоотдачи и надёжности. Их основные особенности:

  1. Комплектуются лопастями большого диаметра (относительно заявленной мощности), что позволяет более эффективно использовать их на низких скоростях ветра. При этом, ометаемая лопастями площадь больше стандартной. Соответственно и вырабатываемая мощность на средних ветрах выше. Например, у ветряка 2 кВт диаметр ветроколеса 3,8 м, тогда как обычно предлагаются ветряки 2 кВт с диаметром ветроколеса 3,6 м (диаметр ротора).Ведь мощность ветрового потока проходящего через площадь обметания ветроколеса вычисляется так:P = 0,5 × Q × S × V3
    P — мощность (Вт);
    Q — плотность воздуха (1,23 кг/м3);
    S — площадь ометания ротора ( м2 );
    V — скорость ветра ( м/с );

    А площадь обметания ротора S, связана с диаметром квадратичной зависимостью:

    S = 3,14 × D2 / 4 — вот почему так важен диаметр ветроколеса.

  2. Буревая защита без складывания хвоста (при буревых порывах ветра, складывающийся хвост может приводить к крушению всего ветряка). Этот запатентованный метод (постепенный поворот боком к ветру, при его усилении, за счёт конструкции хвоста) обеспечивает простоту, надежность и безопасность ветрогенератора с фиксированными лопастями. У ветряков с лопастями с изменяемым углом атаки, защиту обеспечивают сами лопасти, которые, поворачиваясь, постепенно становятся всё более параллельно направлению ветра.
  3. Низкая расчётная скорость ветра и существенно большая мощность на высоких скоростях ветра. Например, ветряк 2 кВт, при сильном ветре 15 м/с, может выдавать 3 кВт, а 2 кВт выдаёт уже на 8 м/с.
  4. Современная высокотехнологичная конструкция — в электрогенераторы ветряных электростанций установлены сильные неодимовые постоянные магниты, лопасти имеют профиль близкий к профилю самолётного крыла. Коэффициент использования ветра (КПД) этих ветрогенераторов может достигать 0,42 (42%) – это один из лучших показателей, близкий к теоретическому максимуму.
  5. Лопасти с защитной пленкой и длительным сроком работы. Лопасти тестировались в аэродинамической трубе, они обладают высокой эффективностью и низким уровнем шума. Уровни шума под хвостовой направляющей, при высоте установки ветряка и скорости ветра:
    на высоте 9 м, при скорости ветра 6 м/с, шум 50 — 55 дБА;
    на высоте 10 — 25 м, при скорости ветра 8 – 12 м/с, шум 35 — 45 дБА;
    на высоте более 25 м, фоновый шум больше, чем шум от ветряка.
  6. Низкая скорость вращения на номинальной мощности (у 2 кВт 380 об/мин) обеспечивает малый уровень шума. У аналогичных ветряков скорость вращения обычно 450 об/мин.
  7. Пуск при низкой скорости ветра.
  8. Все модели имеют токопередающие подшипники (поэтому силовой кабель идущий от ветряка, внутри мачты, никогда не закручивается).
  9. Надёжные NSK подшипники (Япония).
  10. Алюминиевый корпус.
  11. Отверстие с вставкой перед главной гайкой винта.
  12. Широкий температурный диапазон смазки.
  13. Антикоррозийная обработка: все наружные части конструкции обработаны от пагубных воздействий окружающей среды в условиях туманов и задымлённостей, песчаных бурь и осадков с выделением соли.
  14. Массовый серийный выпуск и низкий % отказов.

Ветрогенераторы высокого уровня разработки и надёжности (стандартные мощности от 1 до 5 кВт) трёх типов

  1. Ветрогенераторы с фиксированными лопастями и запатентованной буревой защитой без складывания хвоста

    (при буревых порывах ветра, складывающийся хвост может приводить к удару, мгновенному или постепенному выламыванию хвоста и, как следствие, крушению всего ветряка, — мы убедились в этом, ранее продавая подобные ветряки). Подробнее тех. характеристики ветряков см. здесь

    Ветрогенераторы с фиксированными лопастями
    Это недорогие и надёжные ветрогенераторы для малых и средних ветров. Типичный график ветряков данной конструкции с фиксированными лопастями (График№1).

    При росте скорости ветра выше максимальной расчетной (15 м/с), ветряк начинает постепенно поворачиваться к ветру боком и выработка энергии падает. Однако, этот манёвр обеспечивает безопасность и надёжность. Стоит отметить, что такие сильные ветра обычно довольно редки.
  2. Ветрогенераторы с автоматически изменяющимся углом атаки лопастей, без складывания хвоста.

    Это новейшая запатентованная конструкция (серийный выпуск начат в 2012 г). Подробнее тех. характеристики ветряков см. здесь

    Ветрогенераторы с автоматически изменяющимся углом атаки лопастей
    В зависимости от скорости ветра, лопасти ветрогенератора, вращаясь, автоматически меняют свой угол, что изменяет аэродинамические характеристики лопастей и скорость вращения ветровой турбины.
    Это более дорогие и самые надёжные ветрогенераторы для любых ветров. Особо рекомендуется для установки в районах со штормовыми ветрами или для обеспечения самой высокой надёжности. Типичный график ветряков данной конструкции с автоматически поворачивающимися лопастями (График №2).

    График скорости ветра
    При росте скорости ветра, лопасти у ветряка начинают постепенно поворачиваться к ветру всё больше параллельно, что обеспечивает равномерность выработки энергии и безопасность.
  3. Вертикальные ветрогенераторы с самолётным профилем крыла, пятилопастные. Подробнее тех. характеристики ветряков см. здесь

    Вертикальные ветрогенераторы
    Эти ветряки самые дорогие, и при этом имеют самую низкую выработку энергии (хотя мы предлагаем одни из лучших вертикальных ветряков, с увеличенной длиной лопастей)(График №3).

    Зависимость мощности от скорости ветра
    Стабилизация вращения у ветряка вертикального типа происходит за счёт естественного самоограничения вращения вертикальной конструкции, лопасти у него зафиксированы неподвижно.

Сравнение ветряков вышеуказанных типов

Сравним, например, ветряки 2 кВт различных конструкций. При самой распространённой рабочей скорости ветра 5 м/с, выработка у (согласно графикам):
— горизонтального ветряка с фиксированными лопастями — 800 Вт;
— горизонтального ветряка с изменяемым углом лопастей — 700 Вт;
— вертикального ветряка — 500 Вт.
Горизонтальный ветряк с изменяемым углом лопастей, имеет близкие характеристики с ветряком с фиксированными лопастями, а стоит дороже. С другой стороны, он имеет большую устойчивость к бурям, а так же продолжает выработку энергии на штормовых ветрах. Поэтому особенно целесообразно его применение в прибрежный районах крайнего севера и т.п. местах с постоянными сильными ветрами.
Преимуществами вертикального ветряка считаются повышенный ресурс эксплуатации и меньшая шумность (хотя и от горизонтальных, предлагаемых выше, ветряков шум очень небольшой). Однако, не 3, а 5 лопастей и увеличенное количество дорогих неодимовых магнитов для пониженных оборотов, приводят к относительно высокой цене таких ветряков. В итоге, при в 2 – 2,5 раза большей цене, чем у горизонтальных ветряков, такие вертикальные ветряки, имеют ещё и пониженную выработку. Т.е. по соотношению цена/выработка энергии они уступают горизонтальным примерно в 3 раза. Но при этом они имеют в среднем в 2 раза больший срок службы и в 2 раза меньше шумят. Решать что важнее, конечно заказчику.
Вертикальные ветряки других типов (не с самолётным профилем лопастей) уступают ещё больше, так как имеют эффективность (коэффициент использования энергии ветра) в 2 раза ниже, чем при самолётном профиле, т.е. около 0,2 (20%).