Ветрогенератор для дома, нужен или нет? Как сконструировать?

Еще недавно о домашней электрификации могли только мечтать. Но мечтам свойственно сбываться и человек научился обеспечивать себя электричеством не только в промышленных масштабах, но и для домашнего пользования. О том, что такое ветрогенератор, как он работает, каких он бывает видов, и как его сконструировать своими руками, мы и расскажем в нашей статье.

Целесообразность установки ветрогенератора

Прежде чем сказать категорическое нет установке ветрогенератора, необходимо ознакомиться с его способностями и преимуществами, и только тогда отвечать на вопрос, а нужен ли он вам.

Первое и самое главное преимущество такого устройства это то, что оно является альтернативным источником энергии. Другими словами, ветряк способствует превращению энергии воздушных потоков в электричество.

Вторым преимуществом конструкции можно считать тот фактор, что ее можно эксплуатировать не только в экстремальных условиях обитания человека, но и в нашей повседневной жизни, например, на приусадебном участке, где отсутствует электропитание или в населенных пунктах, где подача электроэнергии производится с большими перепадами или перебоями.

На сегодняшний день популярность электрогенераторов возрастает с каждым днем. В первую очередь ими оборудуют дорогие коттеджи, на содержание которых, как правило, требуется много электроэнергии. В этом случае, наиболее подходящим оборудованием будут именно ветрогенераторы, которые, помимо этого, обладают и другими положительными свойствами:

• экологичностью;
• ему не требуется сырья для производства электроэнергии;
• процесс преобразования не имеет отходов.

Принцип работы ветрогенератора

Чтобы разобраться с тем, как работает ветрогенератор, придется детально рассмотреть его составляющие. Основными элементами такой конструкции будут:

• лопасти, которые под воздействием потоков воздуха преобразуют энергию ветра, путем своего вращения;
• генератор, который предназначен для выработки переменного тока;
• контроллер, предназначенный для контроля за лопастями и для преобразования поступающей энергии. Именно переменный ток требуется для аккумуляторов;
• аккумуляторы, предназначающиеся для накапливания и выравнивания энергии;
• инвертор, который предназначен для превращения постоянного тока, поступающего с аккумулятора, в переменный;
• мачта, приподнимающая лопасти над уровнем земли.

Если говорить простым языком, то эксплуатация такого оборудования выглядит по такому принципу: при воздействии ветра происходит движение лопастей, которые способствуют запуску ротора, в результате чего наблюдается преобразование энергии механической в электрическую.

При вращении, ротор производит трехфазный ток, который несовместим с электроприборами. Чтобы их работа была возможной его необходимо преобразовать. Это выполняет контроллер, который преобразует поступающий ток в постоянный.

Этот ток, при прохождении через аккумуляторы, заряжает их и поступает в инвертор, где преобразуется в переменный ток, с привычными нам характеристиками. Он имеет напряжение 220 В и частоту 50 Гц.

Все ли ветрогенераторы одинаковые?

Если учитывать работу устройства, то она одинаковая у всех видов ветрогенераторов. Но различия все-таки есть, которые кроются в лопастной системе. Если говорить о конструкциях для бытового использования, то здесь необходимо уделить внимание материалу, который будет использоваться для конструирования лопастей. Помимо этого, эффективность оборудования зависит от количества лопастей, шагового признака винта и направлений оси движения, относительно земли.

Многие ветрогенераторные устройства относятся к одно-, двух-, трех- и многолопастным конструкциям. Некоторые, вообще, их не имеют, а вместо лопастей они оборудованы специальным парусом, который улавливает потоки ветра. За этим парусом находятся поршни, запускающие гидросистему, которая и производит электричество.

КПД таких устройств намного выше, чем у лопастных моделей. Что касается их, то они придерживаются такого принципа, чем меньше количество лопастей на установке, тем больший объем энергии может произвести генератор.

Ветрогенераторы и их виды

Все устройства этого типа имеют отличия не только по числу лопастей, но и по материалу изготовления. Обычно, для их производства используют металл, стеклопластик или парус, который считается более доступным, но недостаточно практичным материалом.

Если сравнить изделия по шаговому признаку винта, то наиболее надежным будет та конструкция, которая будет содержать фиксированный шаг. Есть несколько моделей с изменяемым шагом, которые могут изменить скорость движения, но из-за своей громоздкости они требуют увеличения расходов на монтаж и дальнейшее обслуживание.

Если сравнивать устройства, согласно направления оси движения, относительно поверхности земли, то здесь существует больше вариантов.

Конструкции с вертикальными осями могут быть нескольких видов:

• ветрогенераторы Савониуса, состоящие из нескольких частей пустотелых цилиндров, установленных на вертикальную ось. Главная их особенность, это возможность движения, невзирая на направление и скорость воздушных потоков. Но и минус они имеют весомый, они способны использовать ветряную энергию только на треть;
• ротор Дарье, представляющий собой устройство из двух или более лопастей, которые выглядят как пластины. Изготовление такого ветрогенератора не представляет никакой сложности, но произвести много электроэнергии вряд ли получится. Помимо этого, для старта такой конструкции требуются дополнительные механизмы;
• геликоидный ротор, который выглядит как устройство с загнутыми лопастями. Это позволяет выполнять равномерное вращение. Преимуществом такой конструкции можно назвать ее долговечность, но высокая стоимость — это существенный минус;
• многолопастной ветрогенератор с вертикальной осью считается наиболее эффективным устройством во всей группе таких конструкций.

Устройства с горизонтальными осями вращения тоже обладают несколькими преимуществами и недостатками. Неоспоримый плюс — это высокое КПД, а недостатками считают необходимость улавливания ветряных потоков с помощью флюгеров, а также зависимость эффективности от направлений ветра.

Следующий критерий, по которому отличаются все ветрогенераторы, это его страна производства, он может быть отечественным или импортным.

Стоимость ветрогенераторов определяется, исходя от их мощности и дополнительных функций. Если конструкция содержит солнечные батареи, то ее цена может колебаться до сотен тысяч рублей.

Как сконструировать ветрогенератор в домашних условиях

Несмотря на все преимущества ветрогенераторов, самым главным их минусом будет высокая стоимость. Естественно, что позволить их установку может не каждый, поэтому единственным выходом из сложившейся ситуации будет изготовление оборудования самостоятельно. Для выполнения этих работ вам необходимо подготовить схему конструкции, чертеж и все элементы оборудования.

Каждый самодельный ветрогенератор должен содержать такие детали:

• лопасти;
• генератор;
• мачту;
• установку для преобразования тока.

Процесс изготовления роторного ветрогенератора начинается с того, что подыскивается бочка или другая емкость, цилиндрической формы. Используя измерительные инструменты, необходимо разделить нашу емкость на четыре равные части — это будут лопасти конструкции. Остальные работы выполняются в несколько шагов:

• При прорезании лопастей обратите внимание, что их не прорезают до конца, достаточно будет сделать глубокие прорези, при помощи болгарки;
• Одновременно с этим занятием, вам необходимо переделать шкив генератора. Для этого, в днище емкости и шкиве отмечают и просверливают отверстия для будущих болтов;
• Теперь необходимо отогнуть лопасти, но так, чтобы они не сильно отдалялись от центральной части. При отгибании лопастей учтите, куда будет выполняться вращение генератора. В большинстве случаев его движение выполняется по часовой стрелке;

• На шкив необходимо установить емкость с отогнутыми лопастями;
• Прикрепить генератор на мачту, закрепив его при помощи хомутов;
• Осталось подсоединить все провода и собрать цепь. Для удобства, необходимо переписать схему соединения проводов и промаркировать контакты, это поможет избежать путаницы в дальнейшем. Провода закрепляют на мачте;
• Присоединение аккумулятора выполняется 4 мм проводами. Максимальная длина отрезка, который может пригодиться, будет равна 1 м;
• Для подключения конструкции к сети используют провода, сечением 2,5 мм^2;
• Теперь устанавливается инвертор, для чего используются провода, сечением 4 мм².

Есть еще несколько способов изготовления ветрогенератора в домашних условиях, что можно посмотреть на представленных видео.

Сколько энергии необходимо для среднестатистической семьи

Если это городская квартира, то для обеспечения работоспособности электрических приборов хватит и 0,5 кВт.

При установке ветрогенератора, мощностью 5 кВт, вы можете обеспечить себя достаточным объемом электроэнергии, даже если скорость воздушных потоков будет незначительной.

Если обогрев квартиры зависит от электроприбора, то для его работоспособности потребуется более мощные генераторы и высокая скорость ветров, которая наблюдается в береговой линии.

Советы, как выбрать ветрогенератор

При подборе такого оборудования необходимо придерживаться нескольких правил и советов:

Не думайте, что дорогая конструкция импортного производства будет наиболее надежной и долговечной. При выборе такого устройства обратите внимание на количество производимой энергии, если эти данные соответствуют вашим потребностям, то вы можете присмотреться к этой модели.

Если выбранная модель соответствует вашим запросам, то учтите, что их работа рассчитана на определенную скорость воздушных потоков. Оцените будущее месторасположение ветрогенератора, насколько часто там бываю заявленные порывы ветра, чтобы не получилось так, что вы заплатили за то, чего не сможете получить.

Мощность ветряка напрямую зависит от размера колеса, сформированного лопастями. Поэтому при его увеличении даже в 2 раза вы приобретете в 4 раза больше электричества.

Прочитайте про еще один вид альтернативного источника энергии солнечные батареи. Их также можно сделать своими руками.

Следующее, на что следует сделать акцент, это емкость аккумулятора. Если ваше местоположение не относится к береговой зоне, то, скорее всего, штиль будет частым спутником вашей конструкции. Поэтому работоспособность устройства будет полностью зависеть от емкости аккумулятора. Так как они могут очень быстро разряжаться, то нелишним будет иметь дополнительное оборудование, такое как солнечные батареи.

Где следует устанавливать ветрогенераторы

От правильной установки ветрогенератора зависит объем производимой электроэнергии. Оптимальным местом для таких устройств будет открытая площадка, обдуваемая со всех сторон ветрами. Если поблизости располагаются высокие деревья, то лучше подыскать более подходящее место для его установки.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что использование ветрогенератора на своем участке должно быть обоснованно его целесообразностью, а не данью моде. Если было решено использовать альтернативные источники энергии, то вам придется сделать выбор: заплатить большую сумму и приобрести готовую конструкции или сэкономить и изготовить устройство своими руками. Если эти вопросы остались позади, обратите внимание на месторасположение ветряка, ведь от этого тоже зависит эффективность его использования.