Ветрогенератор для частного дома

Содержание

Законность установки ветрогенератора

Альтернативные источники энергии — мечта каждого дачника или домовладельца, чей участок находится вдали от центральных сетей. Однако, получая счета за электроэнергию в городской квартире и глядя на повышенные тарифы, мы понимаем, что ветряк, построенный для бытовых нужд, нам не помешает.

Прочитав эту статью, возможно, вы воплотите свою мечту в реальность.

Чтобы не тратить зря деньги, силы и время, решаем: существуют ли внешние обстоятельства, которые будут создавать препятствия в процессе эксплуатации ветрогенератора?

Для обеспечения электричеством дачи или небольшого коттеджа достаточно малогабаритной ветряной электростанции, мощность которой не будет превышать 1 кВт. Такие устройства в России приравнивают к товарам для дома. Их установка не требует дополнительных сертификатов, разрешений или согласований.

Тем не менее, на всякий случай необходимо узнать, существуют ли местные правила в отношении отдельного источника питания, которые могут создать препятствия для установки и эксплуатации этого устройства.

Ваши соседи могут пожаловаться, если почувствуют неудобства, связанные с работой ветряной турбины. Помните, что наши права заканчиваются там, где начинаются права других.

Поэтому при покупке или изготовлении собственного ветрогенератора для дома нужно обращать пристальное внимание на следующие параметры:

Шум от коробки передач и лопастей. Параметры генерируемого шума можно установить с помощью специального устройства, после чего результаты измерений могут быть задокументированы

Важно, чтобы они не превышали установленные нормы шума.
Запросы на экологические услуги. Эта организация может помешать вам управлять объектом только в том случае, если это мешает миграции перелетных птиц

Но это маловероятно.
Высота дерева. При сборке ветрогенератора нужно учитывать ограничения по высоте отдельных построек, существующие во многих странах мира, а также расположение вашего участка
Обратите внимание, что возле мостов, аэропортов и туннелей запрещено строить здания высотой более 15 метров.
Эфирная интерференция. В идеале при создании ветряной турбины должна быть предусмотрена защита от создания телеинтерференций, когда устройство может создавать такие проблемы.

При создании и установке устройства самостоятельно изучите эти моменты, а при покупке готового изделия обратите внимание на параметры, которые есть в его паспорте. Лучше защитить себя заранее, чем потом злиться

Постоянно растущая стоимость электроэнергии убедительно свидетельствует в пользу устройства ветрогенератора;
В случае частых перебоев в строительстве мини-электростанции, перерабатывающей энергию ветра, установка минимизирует неудобства;
необходимо иметь достаточно большую площадь, полезная площадь которой не будет существенно уменьшена из-за установки системы;
Владелец системы должен быть готов к тому, что вложенные в готовый продукт средства окупятся не сразу. Экономический эффект может стать ощутимым через 10-15 лет;
Если окупаемость системы не последний момент, стоит задуматься о строительстве мини-электростанции своими руками.
Из-за шума, который сопровождает работу ветряной мельницы, желательно, чтобы расстояние между жилыми помещениями соседей и установкой составляло не менее 200 м;
Установка ветрогенератора возможна только в тех районах, где власти не вмешиваются, а, скорее, поощряют использование зеленой энергии;
Пригодность ветрового устройства подтверждается, в первую очередь, достаточно высоким и стабильным ветровым давлением на местности;

Мачта

Изготавливается из трубы диаметром от 34 мм (рис.1), к нижнему торцу которой приварена опорная площадка 30х30 см. Для того чтобы было удобно крепить растяжки к трубе можно приварить гайки М10.

Рассматриваемый портативный ветрогенератор вполне пригоден и для стационарного применения. В этом случае рекомендуется сделать мачту большей длины. Кроме того, если генератор не будет перевозиться с места на место, мачту можно выполнить не только из трубы, а и из любого другого подручного материала, например, из дерева. Возвращаясь же к походному варианту, стоит отметить, что для облегчения транспортировки устройства, имеет смысл сделать мачту разборной — состоящей из двух половин, скрепляемых, например, муфтой.

Самодельный ветрогенератор для дома и дачи

Для резервного электроснабжения загородного дома или дачи, наиболее подойдет вертикальный ветровой генератор, что обусловлено простотой конструкции, возможностью работать при малых ветровых нагрузках и отсутствие необходимости в монтаже высоких мачт, служащих площадкой для установки ветрового генератора.

Из рассмотренных выше вариантов изготовления подобных устройств своими силами, наиболее эффективен вариант с использованием неодимовых магнитов. В этом случае изготавливается опорная конструкция, в нижней части которой устанавливается изготовленный генератор и приемное устройство, в виде полусфер, как показано на ниже приведенном рисунке:

Ведущий вал изготавливается из стальной шпильки, которая помещается в подшипники, устанавливаемые на несущей конструкции, которая в свою очередь изготавливается из профильного (уголок, труба и т.д.) и листового металла.

В нижней части шпилька крепится к оси генератора, а в ее верхней части, монтируется конструкция, на которую устанавливаются лопасти.

Каракас лопасти (полусфера) может быть изготовлен из дерева, фанеры или толстого пластика. Для поверхности лопастей, используется тонкая фанера, тонкий пластик или легкий металл (оцинкованное железо и т.д.), которые закрепляются на каркасе лопасти, после чего выполняется их монтаж на конструкцию в верхней части шпилек.

После завершения сборки, собранное изделие устанавливается на подготовленном заранее месте и включается в работу.

Некоторые формальности

Следует обратиться к местным властям и уточнить перечень требований и разрешений, которые нужно получить. Максимальная высота конструкции, которая не будет мешать полетам малой авиации, отсутствие помех для радиосвязи и телевещания, создаваемых ветрогенератором с металлическими лопастями, предельный безопасный уровень шума, а также согласие соседей на установку ветряка неподалеку от их домов.

Согласитесь — обидно будет, когда построенный своими руками и уже действующий ветряк придется демонтировать или переделывать по решению суда. Поэтому чем больше разрешений удастся собрать — тем лучше. Многих проблем удастся избежать, если оформлением разрешений на ветряк будет заниматься фирма, которая его и будет устанавливать — но это также дополнительные затраты.

Инструкция по изготовлению

Ветряк можно изготавливать даже из пластиковых бутылок. Он будет крутиться под действием ветра, издавая при этом шум. Возможных схем обустройства таких изделий существует много. Ось вращения допустимо располагать в них вертикально или горизонтально. Эти устройства используются в основном для борьбы с вредителями на приусадебном участке.

Самодельный ветрогенератор похож на бутылочный ветряк по конструкции, но размеры его больше, и он отличается более основательной конструкцией.

Сборка генератора

Для сборки ветряной электростанции обязательно потребуется генератор. В его корпус необходимо поставить магниты, которые будут обеспечивать электроэнергию в обмотках. Такой тип устройства имеют отдельные виды электродвигателей, к примеру, которые установлены в шуруповёртах. Но изготовить из шуруповерта генератор не удастся. Он не обеспечит необходимой мощности. Его хватит разве что на подпитку небольшой светодиодной лампы.

Из автомобильного генератора ветряную электростанцию тоже вряд ли получится сделать. Объясняется это тем, что в данном случае применяется обмотка возбуждения, получающая питание от аккумулятора, почему он и не подходит для этих целей. Следует подбирать самовозбуждающийся генератор оптимальной мощности либо купить готовую модель. Эксперты рекомендуют приобретать его в готовом виде, т. к. это устройство обеспечит высокий КПД, но никто не мешает сделать его своими руками. Предельная мощность у него будет находится на уровне 3,5 кВт.

Что потребуется взять:

Статор. Для него используется 2 металлических листа, разрезанных на круги диаметром 500 мм. На каждый кусок наклеивают 12 неодимовых магнитов с диаметром 50 мм. Фиксируют их, несколько отступив от краев изделий, обязательно с чередованием полюсов. То же самое делают со второй окружностью, но полюсы ставят со сдвигом.
Ротор. Конструкция включает в себя 9 катушек, которые наматываются медной проволокой диаметром 3 мм. Необходимо проделать по 70 витков во всех катушках. Чтобы разместить их, следует обустраивать немагнитную основу.
Ось. Проделывают её в середине ротора. Надо отцентровать конструкцию, иначе она рассыплется под воздействием ветра.

Ставят ротор и статор и на дистанции 2 мм. Обмотки объединяют таким образом, чтобы получился 1-фазный источник переменного тока.

Создание лопастей

В ветреную погоду из готового устройства можно добывать 3,5 кВт мощности. При средней интенсивности воздушного потока этот показатель составляет не более 2 кВт. Устройство бесшумное, если сравнивать с моделями на электродвигателе.

Следует подумать о месте монтажа лопастей. В рассматриваемом примере изготавливается простая модификация ветрогенератора горизонтального типа с тремя лопастями. Можно попробовать изготовить вертикальной вариант, но КПД у него будет пониженным. В среднем он составит 0,3. Единственным преимуществом такой конструкции будет возможность работы при любом направлении ветра. Простые лопасти изготавливаются с помощью таких материалов:

Древесина. Ее недостатком является появление трещин через некоторое время после запуска.
Полипропилен. Идеальный вариант для генераторов небольшой мощности.
Металл. Считается долговечным и надежным материалом, из которого можно изготавливать любые по размеру лопасти. Лучше всего подходит в данном случае дюралюминий.

Одно дело — изготовить своими руками лопасти для ветрогенератора, и совсем другое — обеспечить сбалансированность конструкции. Если все нюансы не будут учтены, сильный ветер без особого труда разрушит мачту. Как только лопасти будут изготовлены, вместе с ротором их устанавливают на монтажную площадку, где будет закреплена хвостовая часть.

Как решить проблему окупаемости

Вопрос вопросов. Он самый ходовой и актуальный был, есть и будет. Особенно для жителей средней полосы России, где не настолько сильные ветры. Как при таких условиях выбрать оптимальный ветрогенератор, чтобы не прогореть и быстро окупить его стоимость?

Существует два направления решения проблемы:

Снижение до минимума всяческих затрат в ходе эксплуатации ветряной электростанции;
И увеличение её производительности.

Первый выход найден и он до обидного простой, как пареная репа. Специалисты советуют вместо одного мощного ветрогенератора устанавливать несколько малых ветряков, которые начинают работать при самых слабых дуновениях ветерка, так как имеют лёгкие и податливые лопасти. Для малых установок не требуется заливать бетоном большие фундаменты и они монтируются несколькими рабочими, а не бригадами специалистов с использованием различной техники.

И второй выход решения проблемы – устанавливать вместо горизонтальных вертикальные ветрогенераторы. Они наиболее чувствительны к «дыханию» ветров, не требуют особого ухода при эксплуатации и готовы работать на небольшой высоте от поверхности.

Считаем. При среднегодовой скорости движения воздушных масс в средней полосе России 4 м/сек промышленный горизонтальный ветряк при номинальной мощности 10 киловатт за месяц выдаст около 800 квт/час. Для того, чтобы сравняться с ним, потребуется семь малых бытовых вертикальных ветряков, которые неприхотливы в работе и просты при их установке.

Какую мощность можно с них получать? По реальным наблюдениям и расчетам каждая даёт примерно 20-40 ватт с квадратного метра ветряка. То есть, существует возможность твёрдо рассчитывать на получение стабильной мощности 140 – 280 ватт. Значит, на энергоёмкие приборы и потребители, такие, как электроплита, сауна, мощности не хватит. Зато вполне по силам зарядка аккумулятора, питание телевизора, компьютера, освещение. А при грамотном хранении и накоплении энергии можно запускать водяной насос и отопление дома.

Так что, использование ветряных мини-электростанций в средней полосе России вполне правомерно и экономически выгодно.

В.Ильин

В следующем видео эксперты обсуждают стоимость и перспективность использования ветрогенераторов:

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 выбрать при покупке?

При выборе ветряка для покупки необходимо определится для каких целей он нужен. Если вы хотите обеспечить свой дом электроэнергией, то тогда нужен агрегат мощностью 5 кВт с мощной аккумуляторной установкой и инвертором для бесперебойного снабжения электричеством.

Ниже приведены цены на некоторые модели ветрогенераторов:

Exmork 5 кВт, 48 вольт, цена 301 194 руб. Ветрогенератор с горизонтальной осью вращения. Номинальная скорость ветра 10 м/с, вращение начинается при скорости 2,5 м/с.
Exmork 3 кВт, 48 вольт, цена 166 018 руб. Горизонтальная ось вращения, мощность при скорости ветра 12 м/с 3,5 кВт, при 5 м/с 0,5 кВт.
Aero-Hunter AHV-2000, цена 192 940 руб. Вертикальная ось вращения, номинальная мощность 2 кВт, при скорости ветра 7-8 м/с.
WW/FD 5,5 — 2 кВт/48VDC, цена 118 144 руб. Горизонтальная ось вращения, мощность 2 кВт, при скорости ветра 8,9 м/с.

Прежде чем устанавливать подобный альтернативный источник электроэнергии надо хорошо изучить все климатические условия местности, особенно ветровую нагрузку. От этого будет зависеть окупаемость ветряной электростанции, с учетом тех финансовых средств которые вложены на ее установку.

Уход за ветряком

В качестве регулярного ухода за конструкцией проводятся следующие процедуры:

смазывание движущихся частей (не реже 2 раз в году)
подкручивание болтов и электрических соединений
проверка механизмов на ржавчину и ослабленные растяжки
контроль поломки лопастей

Наиболее частым повреждением ветряка является отрыв лопасти. Зимой на них появляется корка льда. Частая их очистка продлит срок службы конструкции.
Покраска деталей производится по необходимости. Раз в год нужно полностью осматривать конструкцию на предмет повреждений.

Самодельный ветряк сильно отличается по значениям мощности от заводских изделий. Это объясняется неточными расчетами. Горизонтальный ветряк при теоретической мощности 101 Вт будет выдавать лишь 90, а вертикальный при 69 Вт – около 60.

Таким образом, сборка вертикального ветряка является довольно простым вариантом обеспечения жилого дома электроэнергией. Это объясняется простотой сборки конструкции, дешевизной проекта и высокой эффективностью работы устройства. К тому же, обслуживание он требует минимальное, а электричество вырабатывает постоянно. О том, как сделать ветряк самостоятельно, представлено на видео:

И что мы будем иметь?

Законный вопрос. Переходим к конкретике. Допустим, что при ветре 10 м/сек ваш ветрогенератор имеет мощность 10 киловатт. Мачта высотой 10 метров, 8 аккумуляторных батарей, один инвертор на 6 киловатт. Стоимость такой электростанции – чуть меньше полумиллиона рублей.

Такой расклад возможностей установки, её цены и отдачи, конечно же, приблизительный, но близкий к реальным расценкам. И любой из нас может эти цифры изменять в ту, или в другую сторону. Например, вы сами можете решать, уменьшить или увеличить высоту мачты, количество лопастей на ветряке, мощность генератора, емкость аккумуляторов и так далее. В зависимости от уменьшения или увеличения мощности зависит и общая цена установки.

Те показатели ветрогенератора, которые приведены в первом абзаце, показывают на его способность снабжать электроэнергией и горячей водой среднее фермерское хозяйство. Если его месячная производительность достигает 1500 квт/час, то этого будет достаточно, чтобы обеспечить электроэнергией дом до 6 человек проживания, плюс работу всех коммунальных агрегатов (насосов, водонагревателей, стиральных машин, электрочайников, телевизоров).

Если вас и такие возможности не устраивают, и вы бы хотели работать ещё и сварочным аппаратом на дармовой электроэнергии, то достаточно заменить инвертор на 18 киловатт.

Особенности применения ветрогенераторов

Чтобы устройство работало на полную мощность и сумело превзойти свои номинальные характеристики, его рекомендуется устанавливать на большой высоте – около 30-40 м, где порывы ветра сильнее, чем у поверхности земли. В условиях плотной застройки выполнение данного требования проблематично. Поэтому расчет высоты нужно делать, добавляя около 4-5 м от уровня поверхности самого высокого здания возле площадки под генератор. Оптимальное же место его монтажа – степь или участок без растительности радиусом около 200 м относительно точки установки.

Учитывая непостоянный характер ветров, ветрогенератор лучше использовать для питания приборов и техники, которая не предъявляет особых требований к качеству энергоснабжения. А вот подключать к устройству напрямую чувствительные приборы категорически не рекомендуется. Вследствие частых скачков напряжения они быстро выйдут из строя. Решением проблемы может стать использование выпрямителя электроэнергии, выбор и монтаж которого следует выполнять с учетом рекомендаций производителя.

Разработчики альтернативных источников энергоснабжения настоятельно советуют использовать возможности системы бесперебойного питания. В ее функции будет входить накопление запасов «лишней» электроэнергии и ее подача в дом во время продолжительного безветрия, когда генератор находится в режиме вынужденного простоя. Основа системы – аккумуляторная батарея, для своевременной подзарядки которой необходимо подключить в сеть выпрямитель. Он выровняет показатели получаемой энергии и снизит риск перезарядки в случае резкого скачка напряжения при увеличении силы ветра. А чтобы превратить постоянный ток от генератора в переменный, подходящий для питания бытовых устройств, в систему монтируют инвертор.

Если для региона характерны многодневные периоды безветрия, в систему бесперебойного питания рекомендуется подключить бензиновый или дизельный генератор. В случае полной разрядки аккумулятора и временного бездействия ветряка устройство обеспечит подачу в дом требуемого количества электроэнергии, и перебоев с электроснабжением удастся избежать.

Изготовление и монтаж ветряка своими руками

Создать полноценно функционирующий ветрогенератор для частного дома своими руками нелегко. Каждая из частей конструкции должна выполнять свою определенную функцию. Ветряк способен преобразовывать вращательную энергию в электрическую. Если ваша система вырабатывает стабильный ток, то ее нужно подключать к аккумуляторам.

Пример изготовления турбины

Изготовление ротора вертикального ветрогенератора

Можно не применять батареи для аккумуляции энергии, но при их наличии работа будет стабильной. Обязательной частью является инвертор, который преобразует энергию в нужное напряжение 220В. Необходимо сделать небольшой флюгер с поворотным механизмом. Пропеллер крепят на мачту, потому что на высоте больше возможностей найти воздушные потоки. Опора должна быть надежной и выдерживать нагрузку от ветра.

Как соединять катушки статора

Схема многолопастного ротора

Необходимо найти и приобрести неодимовый генератор, который позволит снимать энергию ветра. Винт может быть как парусным, так и роторным. Чтобы собрать все и установить на опору, нужно сделать бетонное основание, которое будет надежно ее держать. Используя растяжки, нужно зафиксировать мачту в вертикальном положении.

Один из вариантов подготовки каркаса из шин к заливке бетона

Чтобы установка служила вам длительное время, нужно проводить техническое обслуживание и своевременно заменять износившиеся части.

Ветрогенератор с трехлопастным горизонтальным ротором

Как выбрать

При выборе ветрового генератора следует учитывать требования, которые будут предъявляться к установке во время эксплуатации, его технические характеристики, условия монтажа и обслуживания.

Для того чтобы избежать ошибок при приобретении сложного и достаточно дорого агрегата, каким является ветровая установка, следует обратить внимание, на ошибки, которые можно допустить при выборе устройства:

К выбору генератора надо подходить с особой тщательностью, изучая его технические характеристики, сравнивая модели разных производителей, знакомясь с особенностями работы и эксплуатации каждой отдельной модели;
Не стоит экономить на стоимости оборудования и монтажа. Купив дешевый агрегат можно не получить требуемого результата или вовсе потратить финансы впустую. Сэкономив на монтаже – можно потерять даже хорошую модель устройства.
Приобретать оборудование стоит у проверенных продавцов или представителей компаний производителей генераторов.

Увеличение мощности установки

Конструкцию некоторых ветрогенераторов имеет ветровой датчик. Он собирает данные о направлении и скорости воздушного потока. Генератор ветряка не может выдать больше номинальной мощности, однако, в любое оборудование заложен запас он может составлять от 10-30% от расчетных. На этот «запас» рассчитывать не стоит, так как программно и конструктивно в ветрогенератор заложена защита от перегрузок.

Выходная мощность (кВт) ветрогенератора определяется мощностью инвертора. Исходя из выдаваемых киловатт, можно определиться с максимальным количеством подключаемых электроприборов. Чтобы увеличить выходную мощность установки, необходимо параллельно подключить несколько инверторов.

Если мощности на фазе недостаточно, увеличивают количество инверторов, если это предусмотрено производителем. При отсутствии ветра продолжительность подачи электроэнергии прекращается. Генерации энергии не происходит, поэтому к ветрогенератору подключают накопители энергии, смотрите схему ниже.

Схема увеличения мощности и емкости ветрогенератора

Накопитель энергии состоит из связки инвертор-батарея. О батареях вы можете прочитать в этой рубрике, а о накопителях в этой. Увеличение ёмкости аккумуляторных батарей увеличивает запас хранимой энергии, но и длительность зарядки. Скорость зарядки аккумулятора зависит от мощности генератора и количества инверторов, которые тоже могут пропустить через себя только ту мощность, которая заложена производителем. Соответственно, скорость зарядки аккумуляторов зависит от пропускной способности инвертора и не зависит от мощности ветрогенератора.

Подводя итоги вышеизложенному

Ветряные генераторы, если они сделаны по всем правилам, могут помочь сэкономить на потреблении электроэнергии. А если они будут подключены к электросети частного дома через аккумуляторные батареи большой ёмкости, вполне возможно, что об оплате счетов за свет владелец и вовсе забудет. К тому же здесь уже можно будет не опасаться скачков напряжения, способных вывести бытовую технику и электронику из строя. А ведь с каждым днём подобных высокотехнологичных гаджетов в домах становится всё больше. А значит, не стоит жалеть свободного времени, которое хочется провести на диване перед плазменной панелью. Лучше потратить его как раз на защиту этой панели. В противном случае может случиться так, что в следующий выходной придётся везти её в ремонт или вовсе приобретать новую. Задумайтесь, нужно ли вам терять деньги вместо того, чтобы их экономить.

Watch this video on YouTube