В прошлом году целые города остались без электричества. На самом деле это тоже социальная проблема. Однако многие читатели не имеют возможности влиять на социальные процессы, поэтому им хотелось бы решать проблемы чисто техническим путем. Каждый месяц мне приходит письмо с просьбой прислать чертежи ветроэлектростанции (ВЭС.
Не следует полагать, что достаточно прикрепить гребной винт к валу генератора. Ветроэлектростанция уже готова. Скорость ветра весьма изменчива. Поэтому скорость вращения вала генератора меняется много раз в день. После этого напряжение и частота тока начнут меняться.
По стандартам подаваемое в наши дома переменное напряжение 220 В поддерживается с точностью от плюс 10 до минус 15 процентов. Точность частоты на частоте 50 Гц еще выше — одна десятая процента. Получить ток такого качества от ветряных электростанций очень сложно.
Но всегда ли это необходимо? Все зависит от подключаемой техники. Например, для компьютеров и телевизоров абсолютно необходимо строгое соблюдение всех параметров. Для электронагревательных устройств частота практически не имеет значения. Некоторые вещи, например утюги и электрокамины, продолжат работать, даже если напряжение упадет в 1,5 раза. При уменьшении напряжения лампы накаливания в 1,5 раза световой поток уменьшается в 4,3 раза. Но у каждого облака есть положительный момент: срок службы в 38 раз дольше!
По сообщению корреспондента из “горячей точки”, где месяцами длились отключения электроэнергии, появились простейшие любительские ветроэлектростанции на основе пропеллера диаметром около 2 метров, соединенного с велосипедным генератором с ременной передачей.
Его часто устанавливали на балконах городских домов. Такие электростанции служили больше для поднятия боевого духа, чем для каких-либо практических целей. Цель данной статьи – изложить общие принципы, которые можно положить в основу самостоятельного изготовления небольших и достаточно эффективных ветроэлектростанций.
до революции Россия была номером один в мире по использованию энергии ветра. Суммарная мощность наших ветроэлектростанций (в основном ветропарков и насосных станций) достигла 1,2 млн кВт. В США к 1945 году общая мощность ветряных турбин достигла 6 млн кВт, и доминирующими электростанциями стали электростанции. Затем цены на нефть резко упали, и интерес к ветроэнергетике повсеместно упал. Сегодня общая мощность ветропарков во всем мире меньше, чем в дореволюционной России.
однако цены на нефть выросли. Загрязнение, вызванное сжиганием топлива, достигло катастрофических размеров, и интерес к ветроэнергетике возобновился. А наша страна построила на территории Калмыкии комплекс ветряных электростанций мощностью около 1000 кВт каждая. Это огромные конструкции с высокими башнями, на вершине которых установлены роторы высотой 100 метров.
ветряная электростанция, способная обеспечить светом и теплом дом на одну семью. Конструкция имеет высоту от 10 до 15 метров, диаметр ротора от 5 до 7 метров и выходную мощность около 10 кВт. Он оснащен системой автоматического поддержания текущих параметров, аккумуляторной батареей и резервной дизельной электростанцией на случай длительного простоя. За рубежом такое оборудование выпускается серийно и стоит примерно столько же, сколько автомобиль.
В Японии перед войной была разработана отличная ветряная электростанция максимальной мощностью 250 Вт (рис. 3). Если бы они производились серийно, они были бы такими же дорогими, как мопеды, но вполне доступными для изготовления самостоятельно. Нам удалось найти в старой литературе чертеж одной из таких установок – ВИШОМ Д-1,5 с максимальной мощностью 120 Вт. Это настолько просто, что сделать это можно даже в школьной мастерской.
Они всегда старались поддерживать постоянную скорость вращения ветряной мельницы. В начале 20 века ветроэнергетика достигла больших успехов в своем развитии благодаря идеям, заимствованным из авиации.
Например, гребные винты изменяемого шага теперь имеют лопасти, вращающиеся вокруг продольной оси. D-1.5 В ветряной турбине для вращения лопастей использовались специальные грузы (рис. 1). Когда ротор вращается, он оказывает гироскопический эффект, который заставляет лопасти вращаться вместе с потоком. Однако на стержне клинка также была пружина, которая скручивалась и не давала ему вращаться. За счет выбора постоянной массы груза, силы инерции и противодействия упругости пружины удалось поддерживать скорость вращения ротора с точностью до 6% даже при изменении скорости ветра от 4 до 2000 градусов. 12 м/сек.
Однако гребные винты изменяемого шага дороги и сложны. Его использование в ветроэнергетических установках малой мощности было экономически не оправдано.
Самые дешевые ветряки оснащались деревянными винтами равного шага. Для поддержания постоянной скорости использовалась «лопата» (рис. 2). Она пыталась поймать ветер и повернуть плоскость вращения винта, из-за чего скорость вращения снизилась. И наоборот, хвостовая часть ветряка разместила плоскость вращения винта перпендикулярно ветру, обеспечив увеличение скорости ветра. В результате этого конфликта между двумя силами регулирование было вновь достигнуто. Однако без внедрения дополнительного сложного оборудования качество регулирования было плохим. В настоящее время такое регулирование осуществляется с помощью электронного оборудования.
Поддерживая постоянную скорость вращения, можно получить стабильные частоты напряжения и тока. Мощность, вырабатываемая генератором, по-прежнему зависит от скорости ветра. Например, ветротурбина Д-1,5 выдавала на клеммах генератора мощность 2,5 Вт при скорости 4 м/с. 5 м/с – 13 Вт; 7 м/с – 60, начиная свыше 8 м/с – 109 Вт; Следовательно, было бы сложно генерировать энергию ветра без батарей, чтобы сгладить этот дисбаланс в получаемой мощности.
Среднегодовое производство энергии зависит от средней скорости ветра в конкретном регионе. Место, где часто дуют сильные ветры
ветер, а значит ветряные мельницы работают отлично. Например, в калмыцкой степи людей не так уж и много. В районах проживания людей могут дуть слабые или сильные ветры. Но на смену ему приходит спокойствие. Таким образом, ветроэлектростанция Д-1,5, расположенная в местности со средней скоростью ветра 4 м/с, будет вырабатывать 191 кВт/ч в год. Среднегодовая скорость ветра составляет 7 м/с, или 548 кВт/ч в год.
Учтите, что КПД генераторов малой мощности в то время не превышал 50%. Эффективность цикла зарядки/разрядки батарей в то время также была низкой. Таким образом, потребители получали от лопастей ветряных турбин лишь четверть своей энергии. Сегодня такие электростанции в два раза эффективнее.
имеет смысл сравнить его с небольшой бензиновой электростанцией. Обычно они потребляют около 400 г бензина на кВтч. Было обнаружено, что небольшие довоенные ветряные электростанции могут экономить от 100 до 300 литров бензина в год, а современные конструкции удваивают эту сумму.
Д-1.5 Ветроэлектростанция смонтирована на обычных деревянных опорах, зарытых в землю, которые используются для прокладки местных линий электропередачи. Он представлял собой автомобильный генератор постоянного тока с двухлопастным воздушным винтом на валу. Его вращали со скоростью 900-1200 об/мин. Сам генератор был снабжен хвостом, который позволял ему свободно вращаться вокруг своей оси под действием ветра. Общее представление о том, как крепится головка ветряка к валу, показано на рисунке 4. Конструкция этого устройства может меняться в зависимости от возможностей пользователя.
Самой важной частью двигателя является пропеллер. Вся работа силовой установки зависит от ее производителя (рис. 5, 6). Изображение лопастей винта было взято из старого руководства. Его заготовка состоит из 2-3 слоев толстой фанеры, склеенных казеиновым клеем. Готовое лезвие необходимо тщательно покрыть лаком и отполировать.
на рис. 7 показана ступица винта, оснащенная механизмом изменения шага. Вам придется спроектировать его самостоятельно в соответствии с современными размерами шарикоподшипников и выбранным диаметром вала генератора. Вращение лопасти осуществлялось под действием сил инерции, создаваемых в поперечном стальном стержне (длина 150, диаметр 8 мм). Цифра 8 имеет управляющую пружину, длина заготовки 1175 мм, количество витков 14.
В настоящее время опыт строительства ветроэнергетических установок утерян. На самом деле о них мало кто знает. Вам нужно набраться опыта с нуля. На наш взгляд, лучше сначала создать винт равного шага и отрегулировать его с помощью лопаты. Его размеры необходимо подбирать экспериментально.
Генераторы, системы регулирования и аккумуляторы имеются в легковых автомобилях. В этом случае освещение дома можно осуществлять с помощью ламп накаливания от автомобиля. Однако лучше использовать люминесцентные лампы, питающиеся от постоянного тока по специальной схеме.
Как видите, осветить дом ветром не так уж и просто. Боже, помоги мне!
- Хотите связаться со мной?
