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Generatori eolici in Russia: come scegliere, installare ed evitare delusioni
La capacità di ricevere elettricità gratis dal vento fa appello a molti proprietari di case singole, ma una certa parte di loro fallisce, è delusa da questo metodo e scrive recensioni negative in vari forum. Ma puoi evitare errori nella creazione di tali installazioni e ottenere il massimo da esse.
Il generatore eolico con i suoi circuiti elettrici e i suoi principi di progettazione ricorda tutti gli altri generatore elettrico. La differenza principale risiede nel metodo di rotazione del rotore dovuto all'energia cinetica dei flussi d'aria catturati dalle pale aerodinamiche.
Condizioni locali stimate
La velocità e la potenza del vento devono ruotare in modo affidabile la girante del motore, la cui energia viene consumata dal generatore. Se ciò non viene fatto, rimarrai senza elettricità.
Una stima approssimativa della probabilità di un vento attivo sarà aiutata dal programma annuale medio di distribuzione del vento. Tieni presente che è progettato per un'altezza di 50 metri dalla superficie della terra. Per condizioni reali è necessario introdurre correzioni.
Il diagramma di distribuzione annuale medio dei venti per il territorio della Russia, definito per altezze di 50 metri (per aumentare, fare clic sull'immagine):
Informazioni più specifiche per ciascuna area possono essere chiarite con i dipendenti della stazione meteorologica regionale e tengono conto dell'altezza di installazione pianificata. Non è necessario chiedere loro le direzioni del vento: il generatore eolico ruota automaticamente.
Effetto del terreno e della stagione
A seconda della stagione, il vento soffia in diversi modi. In alcune aree potrebbe esserci una lunga pausa.
Inoltre, la pressione del vento è nettamente ridotta:
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foresta e alberi vicini;
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case ed edifici vicini;
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la posizione della struttura in pianura o dietro l'elevazione.
Per l'installazione di impianti elettrici eolici, le colline aperte da tutte le direzioni sono le più adatte. Si consiglia di portare la turbina eolica alla massima altezza consentita. È meglio utilizzare una base solida e separata e una torre con estensioni saldamente fissate che aumentano la stabilità: con una forte pressione del vento possono verificarsi enormi forze di ribaltamento.
I singoli proprietari montano impianti eolici sul tetto o sulla parete della casa. Questa non è l'opzione migliore. È applicabile ai motori a bassa potenza: la struttura dell'edificio verrà costantemente scossa cambiando i carichi dinamici e il rumore di un rotore rotante verrà trasmesso attraverso gli elementi dell'edificio ai locali residenziali.
Esempio: su un tetto piano dell'edificio di un grande magazzino vicino - un edificio a due piani fatto di lastre di cemento armato per due anni, ha funzionato una torre con un'antenna dell'operatore mobile MTS. Dopo la comparsa di crepe tra i pannelli e il tetto ha iniziato a perdere, l'antenna è stata rimossa e l'edificio è stato revisionato.
Scelta del design della ruota del vento
Nell'intera storia dell'umanità, è stato testato un numero enorme di dispositivi alimentati dall'energia eolica. La massima efficienza (alta efficienza) è inerente alle strutture che formano una forza di sollevamento come le pale curve delle eliche dei motori degli aeromobili (ricordate la famosa espressione "Dall'elica") o i motori di barche / navi situati ad angoli acuti ai flussi di aria / liquido in arrivo.
Per scegliere un modello di ruota del vento, è necessario non solo conoscere la velocità del vento (V), ma anche determinare il design delle pale del ventilatore. Il loro indicatore principale è l'area della superficie spazzata (S), che è influenzata dal flusso del vento.
Per stimare la potenza (N) che la ventola può rimuovere, utilizzare la formula: N = (SρV3)/2.
Il valore ρ è la densità delle masse d'aria.
Alcuni venditori affermano l'efficienza delle singole centrali eoliche a velocità dell'aria fino a 3 m / s o la dimensione delle pale che descrivono un cerchio con un raggio di ≤1,3 metri durante il funzionamento. Sostituisci le caratteristiche dei loro dispositivi nella formula sopra: controlli l'affidabilità di tali dichiarazioni pubblicitarie secondo le elementari leggi della fisica.
Il vento con una velocità di ≤3m⁄sec non può trasmettere in modo affidabile energia a un generatore eolico convenzionale. Ma per tali condizioni, è possibile utilizzare le lame di una maggiore area, che viene creata aumentando le loro dimensioni, in particolare la lunghezza di 2 metri. Tuttavia, tali strutture, a causa della luce di quattro metri, sono più adatte per gli impianti industriali.
Se torniamo al programma di distribuzione dei venti e prendiamo in considerazione il loro effetto specifico sulla ruota del vento (non a un'altezza di 50 metri), quindi se la natura dei venti corrisponde alla zona arancione (da 5 m / s) o superiore, la Voronezh State University giustificherà i costi della sua produzione e installazione.
Alle alte velocità del vento, la potenza generata aumenta notevolmente. In tali casi, è configurato qualsiasi generatore eolico. In altre situazioni, potrebbe non essere all'altezza delle sue aspettative.
Introduzione alle specifiche del produttore
Il collaudo e il controllo della potenza del generatore eolico vengono effettuati in fabbrica: una galleria del vento con un flusso d'aria regolabile da ventilatori fissi. Questo controlla le caratteristiche aerodinamiche degli aeromobili e di tutte le carrozzerie. Ma questo metodo non riflette le condizioni operative effettive di un'installazione elettrica eolica.
In una galleria del vento, il vento soffia in una direzione con uno sforzo costante, ma in realtà cambia sempre un po 'sia in velocità che in direzione. Osservare il comportamento di una banderuola normale. E il generatore eolico da esso è molto diverso dagli effetti di accelerazione e frenata.
Per capirlo, basta provare a svolgere con la mano un semplice cuscinetto (palette a palette), quindi il rotore di un generatore elettrico (o motore) pieno di avvolgimenti circondati da campi elettromagnetici. L'opposizione creata dovrà essere superata anche al minimo. Quando si collega il carico (per il bene, tutto è fatto), è necessario applicare più potenza.
Variazione della pressione del vento
Lievi raffiche di vento (più forti / più deboli) hanno scarso effetto sulla velocità del rotore e gli shock del vento - in modo significativo. Per contrastarli vengono utilizzati vari schemi di smorzamento, tra cui la frenata e la piegatura degli elementi strutturali.
Un esempio sono i generatori eolici con un'alta posizione della chiglia (coda). Durante un uragano, l'intera struttura viene bruscamente inclinata indietro a un peso piuttosto grande.
Dopo aver ridotto la pressione, ritorna al suo posto. In una folata di vento, le torri della torre raddoppiano l'energia della tempesta. E se un tale generatore eolico è fissato sull'edificio, allora percepisce tali shock. Proprio come?
Il sistema di frenatura elettromagnetica funziona meglio e più dolce, che chiude gli avvolgimenti a velocità critiche. Ma è molto più complicato e costoso.
Cambio della direzione del vento
Il vento può creare raffiche da diversi lati su un piano orizzontale. Molti progetti di generatori eolici reagiscono in modo molto sensibile a tali carichi a causa dell'ampia area della superficie spazzata delle pale di lavoro.
I generatori eolici iniziano a ripetere il movimento del carico del vento, ma, avendo una massa significativa, l'asse della direzione del vento passa per inerzia e raggiunge angoli di deflessione molto maggiori.
Con significative raffiche di vento, può raggiungere una direzione perpendicolare o scivolare attraverso di essa e fermarsi nello stato opposto al vento. La ruota del vento si fermerà, tornerà alla sua posizione originale e tornerà alla modalità operativa. In queste situazioni, il sistema di smorzamento delle vibrazioni (se presente) non funziona bene.
Anche la banderuola non viene immediatamente installata nella direzione, ma la sua massa è molto inferiore e gli sforzi spesi per i processi elettromagnetici non vengono applicati.
Protezione contro i fulmini
Per qualche motivo, se ne dimenticano o lo ricordano per ultimo. Ma invano. La posizione delle strutture metalliche ad alta quota e persino la generazione di elettricità durante un temporale crea i presupposti per attirare potenziali fulmini.
È più semplice pensare al design della protezione contro i fulmini e crearlo insieme all'installazione di un generatore eolico rispetto alle successive modifiche.
Circuiti del vento tipici della stazione di casa
È necessario determinare la progettazione finale del generatore eolico tenendo conto dei compiti del consumo di energia elettrica. Lo schema di collegamento del carico dovrebbe aiutare.
Uno schema semplificato di una centrale elettrica domestica con una batteria solare e un generatore eolico (clicca sull'immagine per ingrandirla):
È necessario iniziare a selezionare un generatore eolico in base alla potenza generata sui principi descritti nell'articolo “Impianti solari per la casa”. Leggi questo articolo e capirai che le stazioni eoliche e solari funzionano con gli stessi algoritmi.
Si noti che tali stazioni possono integrarsi perfettamente nello schema generale e completarsi a vicenda, lavorare insieme sulla stessa apparecchiatura di potenza: inverter, il controller e batterie può funzionare da qualsiasi fonte: pannelli solari, vento.
In determinate condizioni, è economicamente fattibile. Anche se puoi abbandonare la batteria solare e lavorare solo da un generatore eolico. La scelta è tua.
Alcune fonti raccomandano l'uso di un generatore eolico senza controller e batterie per alimentare gli elementi riscaldanti che riscaldano l'acqua delle caldaie o delle lampadine a incandescenza. C'è un grano maturo in questa idea: lo schema è notevolmente semplificato. Ma i filamenti di nicromo allo stato freddo hanno una bassa resistenza attiva, che devia semplicemente i terminali di uscita del generatore. Questo punto dovrebbe essere preso in considerazione ad ogni avvio di tale circuito: accendere il preriscaldatore.
Possibili problemi
Quando si utilizza un generatore eolico, è possibile che si verifichi:
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violazione della forza del fissaggio della fondazione o smagliature meccaniche. Dovrebbero essere ispezionati periodicamente;
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la formazione di ghiaccio sul corpo e sulle lame quando fa freddo porta alla comparsa di un peso aggiuntivo, che aumenta i carichi e riduce l'efficienza del sistema;
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deterioramento della stabilità dovuto a una violazione della velocità di rotazione (variazione della velocità del vento), che è più tipica per i generatori asincroni;
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incendio nel circuito elettrico con danni all'isolamento.
I migliori produttori globali di generatori eolici
L'attrezzatura di queste aziende si è dimostrata affidabile, quindi ha un costo elevato. Tuttavia, nella fase iniziale dello sviluppo dell'energia eolica, puoi provare a creare un design simile con le tue mani. Le competenze acquisite dalla sua implementazione aiuteranno a valutare il potenziale di carichi del vento nella tua zona senza grandi costi finanziari.
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