Выбираем и монтируем ветрогенератор для частного дома

Ветрогенератор для частного дома — устройство для преобразования энергии ветра в электрическую. Стоит такое устройство в среднем 120 тысяч рублей, поэтому окупается достаточно долго — 10-15 лет. Есть ли целесообразность в ветрогенераторе — решать вам.

Что такое ветрогенератор

Работает этот прибор по такому принципу: вращение лопастей, которые насажены на генераторный вал, происходит за счет потока ветра – это производит переменный ток. Такое электричество аккумулируется и сохраняется в аккумуляторных батареях, потребляется бытовой техникой по мере надобности. Эта схема очень упрощена. В реальности иногда требуются приборы, которые преобразуют электрический ток.

После генератора в этой цепи размещается контроллер. С его помощью происходит преобразование переменного тока в постоянный, который заряжает аккумуляторные батареи. Практически вся техника не работает от постоянного тока, поэтому после аккумулятора потребуется наличие еще одного прибора – инвертора. Это устройство производит операцию в обратном порядке, то есть преобразует постоянный в переменный ток с напряжением 220В. В ходе таких манипуляций происходят определенные потери полученной электрической энергии, что составляет примерно 15-20%. Это немалая часть.

В случае, когда применяют несколько устройств для получения электричества (ветряк плюс солнечные батареи или топливный генератор), потребуется дополнить схему выключателем (АВР). Он потребуется для того, чтобы при выключении одного из приборов включался другой – резервный.

Конструкция и принцип работы ветротурбин

Ветровые генераторы представляют собой спецустройства, которые трансформируют кинетическую энергию ветра в электрическую. Это независимые источники электроэнергии, которые отлично подходят для установки в частных жилых домах, на небольших и средних фермерских хозяйствах, производственных базах.

Конструкция стандартной мини-электростанции для бытового использования включает такие функциональные элементы:

1. Лопасти аэродинамической формы для улавливания ветра.
2. Генератор для продуцирования переменного тока.
3. Контроллер для автоматического управления ветряной станцией. Позволяет регулировать подзарядку аккумуляторов, распределяет потоки энергии между устройствами.
4. Накопитель. Специальные аккумуляторные батареи для накопления сгенерированного электричества.
5. Инвертор для приведения параметров вырабатываемой энергии к сетевым стандартам.
6. Мачта, приподнимающая лопасти на определённую высоту над уровнем земли.

Мачты бывают разными: свободностоящие без растяжек, жёстко зафиксированные и поворотные на растяжках. Последние могут опускаться и подниматься для обслуживания, а также проведения ремонтно-восстановительных работ.

Под воздействием ветра лопасти, насаженные на генераторный вал, начинают вращаться, способствуя запуску ротора. В результате происходит преобразование кинетической энергии воздушных потоков в механическую, а потом и в электрическую энергию. Так выглядит сильно упрощённая схема работы ветряка

В действительности энергия от ветряной электростанции напрямую к потребителю не поступает. В системе обязательно должны быть подключены специальные приборы для преобразования электротока.

В цепи после генератора размещается контроллер. Он конвертирует переменный ток в постоянный. В таком виде электричество аккумулируется и сохраняется в батареях, а потом от них через инвертор, который трансформирует постоянный ток в переменный, энергия подаётся в частную электросеть.

Такая схема даёт возможность сгладить нестабильность напряжения, а также накапливать энергию в периоды полного отсутствия потребления. А это, в свою очередь, позволяет задействовать ветряные генераторы меньшей мощности, чем суммарная мощность бытовых электроприборов.

В ходе конвертации электротока по схеме переменный-постоянный-переменный происходят определённые потери энергии, которые составляют примерно 20%

Вместе с автономной ветряной станцией можно устанавливать и солнечные модули, и топливные генераторы.

Если задействовано сразу несколько устройств для получения электричества, схему дополняют ещё одним элементом – автоматическим выключателем (ABP). Он необходим, чтобы при отключении одного источника альтернативной энергии запускался другой – резервный.

В составе современных ветряных станций используются различные конструкции роторов – вращающихся частей. Они имеют свои преимущества и недостатки, разную эффективность и функциональные возможности. В настоящее время существует много разработок автономных систем, способных взаимодействовать с ветрами разной скорости и силы.

Преимущества и недостатки ветряных электростанций для дома

Как и любому другому виду оборудования, ветряным электростанциям присущи как преимущества, так и недостатки. Чтобы решиться на покупку этого устройства, желательно взвесить его сильные и слабые стороны.

Популярность использования ветряных электростанций обусловлена большим количеством преимуществ

Почему выгодно купить ветрогенератор (220В) для частного дома:

1. Отсутствие дополнительных затрат, поскольку для работы устройства не требуется топливо.
2. Нет необходимости в постоянном контроле. Конструкция вырабатывает электроэнергию самостоятельно каждый раз, когда дует ветер.
3. Относительно бесшумный и полностью экологичный способ добычи электроэнергии.
4. Устройство может использоваться практически в любых климатических условиях.
5. Износ деталей минимален.

Установка ветрогенератора для дома сопровождается следующими недостатками:

• затраты на приобретение оборудования окупаются через 5-6 лет;
• относительно небольшой показатель КПД, что отражается на мощности;
• высокая цена ветрогенераторов;
• чтобы компенсировать бездействие устройства в безветренные дни, требуется дополнительное оборудование: генератор и накопительная батарея (стоимость этих элементов очень высокая);
• в некоторых режимах ветряки для дома издают инфразвуки (то же самое происходит, если установка оборудования выполнена с ошибками);
• требуется регулярное проведение профилактических работ;
• ураган может серьезно повредить оборудование.

В зависимости от мощности прибора и карты ветров местности, ветряк может обеспечить электричеством как маленький дачный дом, так и большой загородный коттедж

Полезный совет! Обязательно нужно просчитать рентабельность перед тем как купить ветрогенератор для дома, цена оборудования может оказаться слишком высокой, и затраты на его приобретение не окупятся. Для этого необходимо вычислить средний показатель мощности дома (учитывается мощность всех электрических приборов), оценить местность, где будет устанавливаться оборудование, и выяснить, каково количество ветреных дней в году.

Виды ветряных электростанций

По типу потребителей различают автономные ветрогенераторы и установки сетевого назначения. Первые осуществляют энергоснабжение удалённых от центральных электрических сетей потребителей.

Вторые – могут насчитывать несколько десятков/сотен ветряков, которые образуют единую систему и отдают энергию в общую сеть. Мощность автономных агрегатов редко превышает 75 кВт, в то время как мощность сетевых установок стартует с отметки 100 кВт.

В зависимости от типа конструкции различают ветряные генераторы:

• с вертикальной осью вращения;
• с горизонтальной осью вращения.

Эти устройства используются для разных условий эксплуатации, но чаще всего встречаются модели с горизонтальной осью. Они работают как обычные флюгеры и имеют схожее строение. Ось ротора вращается параллельно земной поверхности.

Такие агрегаты отличаются высокими показателями КПД (около 40%), простой регулировкой мощности и более доступной ценой, но также характеризуются высоким уровнем создаваемого шума и вибраций. Помимо этого, их необходимо ориентировать на направление ветра.

Ветряные генераторы с вертикальной осью вращения имеют более компактную конструкцию, они менее восприимчивы к воздействию факторов окружающей среды.

В устройствах этого типа турбина расположена перпендикулярно по отношению к плоскости Земли. Подобные конструкции запускаются даже от слабого ветра и не зависят от направления движения воздушных потоков.

Однако есть и существенный минус – КПД таких генераторов составляет всего 15%. Кроме того, они стоят дороже, чем модели с горизонтальной осью вращения.

Модели ветрогенераторов различаются между собой не только расположением вращательной оси, но и:

• количеством лопастей – бывают ветряки с двумя и тремя лопастями, встречаются и многолопастные модификации;
• материалами изготовления функциональных деталей – с парусными и жёсткими лопастями;
• шагом винта – регулируемый или фиксированный.

Вращение многолопастных стационарных ветряков начинается даже при слабом ветре, а вот для работы двух- и трёхлопастных устройств нужен более сильный ветер. В то же время каждая дополнительная лопасть в конструкции создаёт большее сопротивление колеса, в результате чего становится сложнее достигнуть стандартных рабочих оборотов генератора.

В зависимости от материала изготовления лопастей для ветроустановки, могут возникнуть определённые сложности в работе. Парусные элементы проще в изготовлении, поэтому и стоят дешевле.

Но если необходимо обеспечить надёжное функционирование ветротурбины для автономного электроснабжения, стоит отдавать предпочтение конструкциям с жёсткими лопастями, изготовленными из металла или армированного стеклопластика.

Что касается шага винта, то здесь также не всё так просто. Изменяемый шаг позволяет заметно расширить диапазон эффективных скоростей для работы ветряной станции и это большой плюс. Но в то же время такой механизм снижает общую надёжность стационарной установки и значительно утяжеляет ветроколесо, усложняя эксплуатацию агрегата.

Как повысить рентабельность ветряка для частного дома

Приморские районы, а также открытые площадки в горной местности идеально подходят для установки ветряного оборудования. В этих регионах скорость ветра составляет более 60-70 м/с. Жители этих районов могут полностью отказаться от центральных систем электроснабжения и перейти на ветряные станции. На равнинных территориях потоки ветра более равномерны, однако их силы недостаточно для того, чтобы полноценно обеспечить дом электричеством.

Крайне нежелательно устанавливать оборудование неподалеку от лесов и посадок. Деревья будут задерживать часть энергии, что снизит рентабельность ветряков. Мощность воздушного потока возрастает по мере удаления от земли. Значит, чем выше мачта ветряной станции, тем больший импульс устройство сможет захватить.

С другой стороны, излишне высокая конструкция нуждается в дополнительном усилении. Сильным порывам ветра будет проще повалить ее, чем ветряки с мачтой, которая достигает отметки 5-7 м.

Специалисты рекомендуют устанавливать оборудование на высоте 10-15 м от земли. Закрепить подобную конструкцию можно двумя способами:

1. Путем бетонирования основы.
2. Используя металлические растяжки.

Наиболее эффективным для генерирования электроэнергии считается комбинирование ветряка и солнечных батарей

Чтобы забетонировать основу ветряка, потребуется выкопать четыре глубоких скважины с небольшим диаметром. В них погружаются растяжки мачты, после чего они заливаются цементным раствором. Этот процесс довольно трудоемкий и затратный, однако он отличается высокой надежностью. Даже при сильных порывах ветра мачта будет оставаться неподвижной. Единственный риск заключается в поломке лопастей.

Фиксация мачты с помощью растяжек предполагает использование металлического троса. Он натягивается до тех пор, пока ветряк не будет располагаться строго перпендикулярно по отношению к поверхности земли. После этого растяжки троса надежно закрепляются в грунте.

Важно! Ветряки с высокими мачтами нуждаются в заземлении.

Расчет размера и места размещения

Чтобы произвести расчет нужного количества генераторов для электростанции ветряного типа, учитывают:

• необходимую мощность;
• количество ветряных дней;
• особенности месторасположения.

Итак, для того, чтобы установка ветрогенератора была оправданной затратам, нужно определить количество ветряных дней в году, а также их преобладающее направление. Приморские районы и площадки в горах имеют наиболее выгодное месторасположение, поскольку здесь сила ветра превышает 60-70 м/с, а этого вполне достаточно, чтобы отказаться от местного электричества.

На равнинной территории ветер отличается равномерностью потока, однако его силы порой недостаточно для полного обеспечения частного дома. Установка вблизи посадок и лесов нерентабельна вовсе, поскольку энергия ветра расходуется и задерживается в большей степени на деревьях.

Поток ветра имеет увеличение мощности прямопропорциональную отдалению от поверхности земли. Соответственно, чем мачта ветряка выше, тем больший импульс она сможет захватить. Однако, чем дальше она удалена от земли, тем большего укрепления требует. Вспомогательные опоры не всегда могут полностью удержать ветряк. При сильном порывистом ветре вероятность падения высокой мачты намного больше, нежели мачты, установленной на уровне 5-7 метров.

Наиболее оптимальное удаление мачты от земли – 10-15 метров. Ее крепление осуществляется при помощи двух способов:

1. Бетонирование основы – выкапывают четыре глубоких, но небольших в диаметре ямы, в которые погружают растяжки ветряка и бетонируют. Процесс трудоемкий и затратный, но самый надежный. При сильном ветре мачта останется неподвижной, и единственной порчей ее может стать слом лопастей.
2. Металлические растяжки – при помощи металлического троса ветряк закрепляют перпендикулярно поверхности земли, при этом хорошо натягивают трос, закрепляя его концы в грунт.

От выбора способа закрепления мачты зависит продолжительность эксплуатации электростанции в целом.

Также важно позаботиться о рабочей площадке, на которой собственно и будут располагаться генераторы. Площадка должна быть равноудалена от любых строений на величину, кратную трем размерам мачты. Если планируется устанавливать электростанцию, конструктивные элементы которой изготавливались под заказ, установку лучше доверить специалистам.

Наличие специального оборудования, а также опыта проведения подобных работ убережет ветровую электростанцию от преждевременных поломок.

Цены и производители

К выбору ветряной электростанции необходимо подходить основательно. Основными критериями выступают мощность оборудования, тип оси (горизонтальная или вертикальная), а также производитель. Перед покупкой необходимо тщательно изучить технические характеристики и сравнить продукцию разных производителей.

Цены ветрогенераторов российского производства:

Производитель	Цена, тыс. руб.
Ветроэнергетическая компания	30-300
Rkraft	65-908
Ветроэнергетика	78-130
Сапсан-Энергия	149-319
ГРЦ-Вертикаль	204-600

Многие из этих организаций занимаются производством оборудования по индивидуальным заказам, а также оказывают помощь в проектировании и выполнении расчетов.

Цены ветряков для дома зарубежного производства значительно выше. Минимальная стоимость установок составляет 120 тыс. руб. Продукция зарубежных компаний отличается высоким уровнем качества благодаря использованию на производстве высокотехнологичного оборудования. Однако ремонт таких установок будет дорогостоящим, а покупка запчастей может сопровождаться сложностями.

Стоимость заводского ветряка российского производства может варьировать в пределах 30-600 тыс. руб.

Преимущества ветряков заводского производства:

• возможность приобрести устройство в полной комплектации и даже заказать его профессиональную установку;
• обширный выбор производителей и модификаций с различными характеристиками;
• гарантия качества;
• возможность вызова квалифицированного специалиста для осуществления ремонтных работ.

С учетом высокой стоимости заводского оборудования многие владельцы загородных участков отдают предпочтение конструкциям, изготовленным своими руками. На изготовление самодельного ветрогенератора уходит около 3000-5000 руб. Большая часть этой суммы тратится на покупку качественной аккумуляторной батареи, которая способна на протяжении длительного времени удерживать заряд.

Преимущества изготовленных своими руками ветряных электростанций:

• существенная экономия денежных средств;
• при создании самодельного ветряка конструктор будет знать все особенности его строения;
• возможность изготовить основные детали и лопасти для ветрогенератора своими руками из подручных материалов.

Самодельные конструкции, в отличие от заводских ветряных электростанций, выходят из строя гораздо чаще.

Обратите внимание! Для монтажа заводской конструкции лучше вызвать специалиста. В противном случае любая ошибка, допущенная в процессе установки, станет причиной потери гарантии.

Самодельные конструкции ветрогенераторов уступают по качеству и надежности промышленным моделям

На что обратить внимание при покупке ВЭУ

Важно учитывать высоту мачты. Чем выше находится ветряк, тем больше ветра он сможет «поймать». Скорость ветра увеличивается в зависимости от высоты, так что даже в не особо ветреных районах ВЭУ может успешно работать, если мачта будет достаточно высокой. Стандартная высота мачты — 10 метров. С каждыми последующими десятью метрами мощность ветрового потока будет увеличиваться в полтора раза.

Обратите внимание и на такие факторы:

• фактические объемы электроэнергии, которые сможет выработать ветряк в условиях вашего участка;
• актуальность выбранной модели, как долго она выпускается и насколько хорошо ее оценили другие пользователи;
• гарантийные сроки и периодичность технического обслуживания;
• расчетный срок использования ветроэнергетической установки;
• степень сложности монтажа и обслуживания.

Как сделать ветряной генератор своими руками

Покупка заводского ветрогенератора не всегда лучшее решение. Главное препятствие — высокая стоимость промышленных ветряков. Такое оборудование можно ставить не на всякий участок ‑ для установки мачты требуется специальное разрешение, да и опасно оставлять оборудование на необжитом месте. Альтернативный вариант ‑ сделать ветрогенератор для частного дома своими руками. Во многих случаях это приемлемо, учитывая минимальные затраты и возможность творчески проявить себя.

Роторный ветрогенератор — относительно простое преобразовательное устройство. Его будет недостаточно для полного обеспечения электроэнергией особняка, но на небольшой дачный домик самодельного ветряка вполне хватит. Он сможет осветить домик, хозяйственные постройки, дорожки на участке и т. д.

Пропеллер

Можно изготовить из любого материала: хоть из пластиковых бутылок. Правда гибкие лопасти существенно ограничивают мощность.

Достаточно вырезать в них полости, для забора ветра.

Неплохой вариант — ветряк бытового из кулера. Вы получаете готовую конструкцию с профессионально выполненными лопастями и сбалансированным электродвигателем.

Аналогичная конструкция изготавливается из охладителя компьютерных блоков питания. Правда мощность такого генератора мизерная — разве что зажечь лампу на светодиодах, или зарядить мобильный телефон.

Тем не менее, система вполне работоспособна.

Неплохие лопасти получаются из алюминиевых листов. Материал доступен, его несложно отформовать, пропеллер получается достаточно легким.

Если вы создаете роторный пропеллер для вертикального генератора, можно воспользоваться жестяными банкам, разрезанными вдоль. Для мощных систем применяются половинки стальных бочек (вплоть до объема 200 литров).

Разумеется, придется с особой тщательностью подойти к вопросу надежности. Мощный каркас, вал на подшипниках.

Генератор

Как говорилось выше, можно использовать готовый автомобильный, или электродвигатель от промышленных электроустановок (бытовой техники). В качестве примера: ветрогенератор из шуруповерта. Используется вся конструкция: двигатель, редуктор, патрон для крепления лопастей.

Компактный генератор получается из шагового двигателя принтера. Опять же, мощности хватает лишь на питание светодиодного светильника или зарядного устройства смартфона. На природе — незаменимая вещь.

Если вы с паяльником «на ты», и неплохо разбираетесь в радиотехнике — генератор можно собрать самостоятельно. Популярная схема: ветрогенератор на неодимовых магнитах. Преимущества конструкции — можно самостоятельно рассчитать мощность под ветровую нагрузку в вашей местности. Почему неодимовые магниты? Компактность при высокой мощности.

Можно переделать ротор имеющегося генератора.

Либо создать собственную конструкцию, с изготовлением обмоток.

Эффективность такого ветряка на порядок выше, чем при использовании схемы с электродвигателем. Еще одно неоспоримое преимущество — компактность. Неодимовый генератор плоский, и его можно разместить непосредственно в центральной муфте пропеллера.

Мачта

Изготовление этого элемента не требует познаний в электронике, но от его прочности зависит жизнеспособность всего ветрогенератора.

Например, мачта высотой 10–15 метров требует грамотно рассчитанных растяжек и противовесов. Иначе сильный порыв ветра может завалить конструкцию.

Если мощность генератора не превышает 1 кВт, вес конструкции не такой большой, и вопросы прочности мачты отходят на второй план.

Особенности сборки ветрогенератора из стиральной машины своими руками

Рассмотрим, как сделать ветрогенератор на 220В своими руками, используя двигатель стиральный машины старого образца.

Ветрогенератор для дома: характеристики, цена, плюсы и минусы

Воздушные потоки над поверхностью Земли несут огромное количество энергии. Эта энергия привлекает внимание человека с древних времён. Давно появились ветряные мельницы и корабли, бороздящие моря под парусами. В последнее время этой энергии было найдено применение в ветрогенераторах. В западных странах, да и в России тоже, всё чаще можно встретить ветрогенераторы рядом с частными дома. Никого уже не удивить подобными «вертушками», которые позволяют экономить на электроэнергии. Люди применяют их там, где участки не подключены к электрическим сетям. Но также причиной установки ветрогенераторов становится экономия и автономность. Ветер является возобновляемым, экологическим чистым источником альтернативной энергии. Правда, не во всех регионах планеты есть требуемая сила ветра для эффективной работы ветрогенератора. В этой статье мы расскажем об устройстве ветрогенераторов для дома, особенностях их эксплуатации и стоимости таких установок.

Что такое ветрогенератор и его составляющие?

Принцип работы ветрогенератора для частного дома несложный. Ветер поворачивает лопасти ротора, который закреплён на валу генератора. В обмотке последнего генерируется электрический ток. Электрическая энергия накапливается в аккумуляторах, а от них уже питаются бытовые приборы. Так выглядит схема использования энергии ветра в самом простом варианте. В составе реальных ветряных установок есть ещё ряд компонентов, о которых будет сказано ниже.

После генератора в ветряной установке следует контроллер, роль которого состоит в преобразовании трехфазного переменного тока в постоянный. Контроллер управляет током в цепи, переключает его на заряд аккумуляторов и отключает, когда они заряжены. Поскольку ток от генератора постоянный, а бытовые приборы работают от переменного, после аккумуляторов идёт инвертор. Этот прибор конвертирует постоянный ток в переменный 220 В. Такие трансформации создают определённые потери энергии. В зависимости от КПД используемых приборов они могут составлять около 15─20 процентов.

Часто бывают ситуации, когда ветрогенератор функционирует в связке с солнечной батареей или генератором на дизеле или бензине. В этих случаях схема имеет автоматический выключатель АВР. Когда основной источника ток отключается, тогда включается дополнительный. Для того, чтобы ветряной генератор работал максимально эффективно, он должен быть расположен вдоль направления ветра. Поэтому он делается по типу флюгера. На оси генератора крепится вертикальная лопасть, которая поворачивает лопасть к ветру. Если установка мощная, то дополнительно устанавливается электрический привод, который управляется в зависимости от показаний датчика направления ветра.

• Ротор с различным числом лопастей. Их может быть два (двухлопастные), три (трёхлопастные), больше трёх (многолопастные);
• Редуктор. Предназначен для регулировки скорости вращения ротора и вала генератора;
• Защитный кожух. Цель – защита деталей установки от воздействия окружающей среды;
• «Хвост». Эта деталь требуется для поворота ветрогенератора по ветру;
• Аккумулятор. Накопление энергии. Накапливает энергию в ветреную погоду и расходует, когда «вертушка» простаивает;
• Инвертор. Преобразует постоянный ток в переменный. Требуется для питания бытовой техники.

• По направлению вращения ротора с лопастями. Бывают горизонтальные и вертикальные. Горизонтальные обеспечивают большую выработку электроэнергии, но вертикальные менее восприимчивы к условиям окружающей среды;
• Материал. Бывают жёсткие и парусные лопасти. Парусные имеют меньшую прочность, но стоят дешевле;
• По числу лопастей. Как уже говорилось, есть двух, трёх, многолопастные ветрогенераторы;
• Управление. Изменяемый и фиксированный шагом лопастей. Рекомендуется фиксированный, поскольку с изменяемым шагом могут возникнуть сложности при эксплуатации.

Расчёт и эффективность ветрогенератора

Ветер – это штука непостоянная и сильно зависит от окружающей среды. Один день может быть ураган, а в другой затишье. Так, что перед покупкой ветрогенератора для дачи или дома нужно тщательно изучить среднегодовую скорость ветра в своём регионе. Примерно эту величину можно посмотреть на карте ниже.

Среднегодовая скорость ветра в России

Если рассматривать ветряные установки с горизонтальной осью, то для них оптимальное размещение на высоте 25─35 метра над поверхностью земли. Аппараты с вертикальной осью часто располагают прямо на земле. Горизонтальные установить сложнее. Ведь помимо генератора нужно также установить ротор с лопастями, «хвостовик», редуктор. Все это следует поместить в защитный кожух и установить на мачте. Часто под мачту ещё требуется сделать фундамент и закрепить её дополнительными растяжками.

Если ветряк мощный, то потребуется монтаж с использованием крана. Поэтому, когда планируется ветрогенератор для дома, возведения мачты стараются избегать. При ограниченном бюджете выбор делается в пользу устройство с вертикальным расположением оси ротора. Такие модели работают на небольшой высоте без мачты при небольшой скорости ветра. В настоящее время специалисты ещё не делают однозначных выводов об их эффективности, поскольку они появились не так давно. С уверенностью можно сказать только о том, что вертикальные ветрогенераторы стоят дешевле, издают меньше шума, но вырабатывают меньше электричества.

Как можно оценить электроэнергию, которую вырабатывает ветрогенератор в течение года. Есть эмпирическая формула для устройств с горизонтальным ротором:

E = 1.64 * D 2 * V 3

E — это годовая выработка электроэнергии в кВт;

D — диаметр лопастей ротора, метры;

V — среднегодовая скорость ветра, метров в секунду.

Примерный срок службы ветрогенератора равен 25─30 лет. Подставляя в эту формулу требуемую для вашего дома выработку электроэнергии и среднегодовую скорость ветра в вашем регионе, вы сможете вычислить диаметр лопастей ротора.

В принципе мачту для ветряка можно изготовить своими руками. А вот электрооборудование лучше приобретать фабричного производства. Но многие умельцы самостоятельно собирают ветряные установки их отработавшей техники. Для этого в ход идут автомобильные генераторы, различные промышленные электродвигатели и т. п. Также своими руками изготавливают оперение «хвостовика» и лопасти для ротора. Сейчас на эту тему в интернете можно найти большое количество инструкций и схем. В результате можно сэкономить на сборке ветрогенератора. Однако нужно понимать, что самодельная установка всегда будет менее надёжна, чем фабричная. И КПД также будет меньше заводской.

В некоторых промышленных ветрогенераторах большой мощности вырабатываемое электричество стоит дешевле, чем на ТЭС. Если ветрогенератор небольшой мощности, то себестоимость киловатта электроэнергии на нём выше, чем в случае традиционных источников энергии.

Размещение и эксплуатация

Перед тем как купить ветряную станцию для дома, следует продумать куда и как вы её будете устанавливать. Ниже приводятся основные моменты, которые следует учесть при установке ветрогенератора:

• В идеальном случае ветряной генератор должен устанавливаться на специальное сооружение. Его высота должна выше на несколько метров, чем преграды вокруг него;
• Рядом с ветряной установкой не должны расти деревья, стоять постройки. Не должно быть никаких объектов, которые могут снижать производительность ветрогенератора;
• Лучшее место для ветроэлектростанции – это удаление от жилых домов на 50 метров. Это объясняется тем, что при работе они издают шум, приносящий дискомфорт окружающим.

Стоит сразу понять, что одинаковую во времени выработку электроэнергии от «ветряка» получать не получиться. Условия внешней среды меняются, из-за чего объём вырабатываемой электроэнергии постоянно меняется. По этой причине нужно продумать, как использовать лишнюю энергию, которую вырабатывает ветрогенератор при сильном ветре. Это может быть нагрев воды в бойлере. Возможно, это будут электрические нагреватели в доме, дополняющие основное отопление. Причём эта нагрузка должна включаться автоматом в момент сильного ветра и небольшой нагрузке основных потребителей.

В условиях нашей страны, где затяжная зима, больше подходит ветрогенератор с вертикальной осью вращения. Он устанавливается на уровне земли или на невысокой мачте (5─10 метров). Он может быть напрямую включён в сеть с бойлером и электронагревателем. При этом не потребуется аккумуляторов и инвертора. Подобная схема реализуется самостоятельно без строительных организаций. Ветрогенератор с вертикальной осью ротора может выступить в роли генератора тепла для дома. В этом случае на выработке энергии перепады силы ветра не отражаются критичным образом.

Теперь ещё несколько проблем, с которыми можно столкнуться при эксплуатации ветрогенератора:

• Шум. Уровень шума 40─60 Дб вряд ли будет приятным сюрпризом для вас и ваших соседей по дому. Кроме того, при определённых условия ветряк может издавать инфразвук, который очень некомфортен для слуха. Поэтому нужно ставить его как можно дальше от дома (в идеале на 200─300 метров);
• Мачта для ветрогенератора с горизонтальным расположением оси требует молниеотвода и заземления. Кроме того, должна быть сигнализация для малой авиаций в виде лампочки на вершине конструкции. При работе ротора генерируется вибрация. По этой причине мачта не должна соприкасаться с другими объектами;
• Генератор, аккумуляторы и другие части системы следует регулярно обслуживать и менять. К примеру, подшипники и лопасти ротора требуют замены раз в несколько лет в зависимости от интенсивности вращения. Мачта тоже требует осмотра, ухода, подкраски;
• Есть вероятность повреждения лопастей, мачты, генератора при обледенении и ураганном ветре.

Сколько стоит ветрогенератор для дома

Ниже рассматриваются цены на ветряные генераторы для дома и дачи. Как правило, мощность таких установок находится в пределах 5─50 кВт.

• 3 кВт, 48 вольт. Используются как дополнительный, так и основной источник питания. Энергии, вырабатываемой такими моделями, хватит для обеспечения жизнедеятельности коттеджа. Цена около 90 тысяч рублей;
• 5 кВт, 120 вольт. Этот ветрогенератор без проблем запитает целый дом с большим количеством электроприборов. Цена 200─250 тысяч рублей;
• 10 кВт, 240 вольт. Такие ветряные генераторы могут обеспечить электричеством ферму или несколько жилых построек. Есть много примеров, когда подобные установки используются для выработки энергии в небольших супермаркетах, гаражах и т. п. Цена около 400 тысяч рублей;
• 20 кВт, 240 вольт. Этого вполне хватит для обеспечения электричеством какой-нибудь распределительной станции водоснабжения. Цена примерно 750 тысяч рублей;
• 30 кВт, 240 вольт. Такой ветрогенератор обеспечит электроэнергией многоквартирный дом 5─7 этажей. Цена установки около миллиона рублей;
• 50 кВт, 380 вольт. Такие установки используются в промышленности. Их нецелесообразно применять в быту. Цена больше 3 миллионов рублей.

Плюсы и минусы ветрогенераторов для дома

Преимущества ветряных систем заключаются в следующем:

• Эксплуатационные затраты только на профилактические работы. За ветер, источник энергии, платить не нужно;
• Работа настроенной ветряной системы не требует вмешательства;
• Ветрогенератор может работать в большинстве климатических зон;
• Небольшой износ компонентов системы.

• Ветрогенератор издаёт существенный шум;
• Мачта установки с горизонтальной осью нужно обязательно заземлять;
• Периодически требуется профилактика;
• Возможно повреждение оборудования при урагане, обледенении.

Тенденции в современной энергетике показывают, что ветрогенераторы перспективны в плане частичного или полного энергоснабжения частного дома или дачи. Кроме того, подобные установки хорошо сочетаются с ветровыми генераторами, солнечными панелями и др. По мере совершенствования таких систем они станут важной составляющей альтернативной энергетики.
Вернуться к содержанию

Ветряк для частного дома — игрушка или реальная альтернатива

Использование энергии ветра для получения электроэнергии – логичное желание для владельца дома, особенно если жилье находится на возвышенности и постоянно подвергается ветровой нагрузке. Ветряк для частного дома на данном этапе развития технологий не станет дешевле приобретаемого в общей энергосети электричества, но может дать желаемую независимость.

Предварительные расчеты

Этап первый – проанализировать застроенность и открытость участка, на котором вы планируете установить ветряк для своего частного дома. Имейте ввиду, что подвижная часть этого ветряка должна находиться выше самого высокого здания и дерева.

Этап второй – проанализировать архив погодной сводки в вашем регионе. Наиболее широко такой архив представлен на сайте gismeteo.ru (откроется в новом окне). Для получения данных следует воспользоваться сервисом для школьников:

выбрать «Дневник погоды» в меню слева.

Выбрать «Дневник погоды»

Выбираем страну, область и город

Распечатка архива погоды

При правильном расположении ветряка в вашем доме, направление ветра не будет иметь значение, важна будет только его скорость.

Этап третий – подсчет ветреных дней. В той или иной степени, каждый день – ветреный, но не любой ветер способен вращать ветряк. Все зависит от выбранной модели ветряной электростанции. Самые дорогие представители ветряных турбин для частных домов, например американская турбина Windtronics могут начинать выработку тока при скорости 1 м/с, но большинство фабричных генераторов начинают вращение с 3-4 м/с. Поэтому, подсчитывая архив погоды, смело вычитайте те дни, в которых скорость ветра меньше заявленного минимума на устройстве.

Американский ветряк Windtronics за 5800$

Этап четвертый – подсчет энергоэффективности. Чем быстрее вращается ветряк, тем больше будет электроэнергии в вашем частном доме. При подсчете эффективности работы ветровой электростанции следует вычислить среднюю скорость ветра на основе полученных данных из дневника и умножить на 2,4 – получится количество часов работы ветряка в год. 2,4 – это 10% от 24 часов – в погодных условиях России – среднее количество времени, которое дует ветер.

Рассмотрим подсчет эффективности на примере ветряной электростанции EnergyWind 1 кВт, которая будет работать в д. Ястребово (МО):

• Подсчитываем все дни, скорость ветра в которые превышала 3 м/с (нижний порог для этого ветряка) = 219;
• Вычисляем среднее арифметическое из этих скоростей = 1352/219=6,17 (средняя скорость ветра);
• При этой скорости ветрогенератор вырабатывает 0,3 кВт/ч, умножаем эту цифру на 2,4 (время реальной работы ветряка в сутки) и получаем 0,72 кВт/ч за сутки;
• Умножаем на количество ветреных дней в году 219*0,72 = 157,68 кВт вы получите за один год работы такого ветрогенератора

Много это или мало – решать вам. Стоимость такого ветряка составляет 862$ . Существующий тариф на электроэнергию – 0,06$ . Следовательно в год такой ветряк сэкономит вам 157,68* 0,06$ = 9,4$ , а за 10 лет (срок службы устройства) – почти 100$ .

Не все измеряется в деньгах

Ветряк для дома оправдан в ограниченном ряде случаев:

• При отсутствии возможности подключения к общей энергосети;
• При изготовлении ветряка своими руками из подручных материалов;
• Если вы активный участник движения за сохранение экологии на планете.

Иных причин устанавливать ветровые электростанции для питания собственного дома нет. Даже если ваш дом находится в географических условиях, где есть постоянный поток ветра – это не сделает домашний ветряк экономически выгодным.

Комментарии:

Устанавливал и вертикальный и горизонтальный ветряки и могу точно сказать — экономии они не дают. Если у вас есть свободное время, лишний генератор, деньги на аккумулятор или сам аккумулятор, то конечно же можно смастерить самому. Коммерческие варианты (те, что продаются в магазинах) не окупаются вообще.

Хоть подсчет в статье и не совсем корректен (на самом деле цифры не настолько удручающи), тем не менее показывает реальное положение дел с ветряной энергией. Пока это слишком дорого и невыгодно.

А если в том месте, где я живу, случаются частые перебои с эл/энергией? Для меня это выход+ солнечные батареи.

Самый огромный плюс, это независимость от сети. Я думаю если на даче поставить самодельный ветряк, а освещение сделать светодиодное, то он на ура с этим справится.

Источник http://remont-system.ru/alternativnaya-energiya/vybiraem-i-montiruem-vetrogenerator-dlya-chastnogo-doma

Источник http://akbinfo.ru/alternativa/vetrogenerator-dlja-doma.html

Источник http://electricadom.com/vetryak-dlya-chastnogo-doma-igrushka-ili-realnaya-alternativa.html