Heute, da die Stromtarife steigen und der Wunsch der Menschen wächst, Landhäuser und Datschen abseits der "Zivilisation" zu bauen, wenden sich viele Eigentümer von Privatgrundstücken zunehmend alternativen Energiequellen zu. Am günstigsten ist derzeit Windkraft. Für seine Verwendung sind spezielle Geräte konzipiert. Weiter unten in diesem Artikel werden wir betrachten, was ein Windgenerator ist.
Terminologie
Der Windmühlenstromgenerator ist ein Gerät, das die kinetische Energie des Luftstroms in mechanische Energie umwandelt. Diese Kraft startet die Rotation des Rotors. Durch seine Arbeit wird anschließend mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt.
Industrielle Nutzung
Solche Geräte werden von großen privaten oder öffentlichen Energieunternehmen gebaut. Üblicherweise werden sie zu sogenannten Netzwerken zusammengefasst. Das Ergebnis sind Windparks. Diese industriellen Netzwerke sind andersaus nuklearen oder thermischen durch das völlige Fehlen von Rohstoffen (Brennstoff) und Abfällen. Damit der Windparkgenerator störungsfrei arbeitet, muss der durchschnittliche jährliche Luftdurchsatz hoch sein. Die Leistung moderner Systeme kann 7,5 MW erreichen.
Einige betriebliche Schwierigkeiten
Der industrielle Windgenerator wird innerhalb von sieben bis zehn Tagen auf einem speziell vorbereiteten Gelände montiert. Und das Einholen von Genehmigungen für den Bau eines Bauwerks kann in einigen Fällen mehr als ein Jahr dauern. Darüber hinaus sind Langzeitstudien an dem Standort erforderlich, an dem die Installation von Windgeneratoren durchgeführt werden soll. Zumindest während des Jahres werden Richtung und Geschwindigkeit der Luftströmungen untersucht. All diese Aktivitäten verlängern die Durchführungsdauer von Projekten erheblich.
Kurzer geschichtlicher Hintergrund
Es ist erwähnenswert, dass die Menschen in der Antike begannen, Windenergie zu nutzen. Ein einfaches Beispiel ist ein Segel. Windmühlen wurden bereits 200 Jahre vor unserer Zeitrechnung gebaut und nach der Entdeckung der Elektrizität begann man zu versuchen, die Kraft der Luftströmungen zu nutzen, um sie zu gewinnen. Bis in die 50er Jahre des vorigen Jahrhunderts wurde in der Sowjetunion kontinuierlich an der Konstruktion und Konstruktion neuer Geräte gearbeitet. Windgeneratoren sind im Land weit verbreitet.
Geltungsbereich
Der Windgenerator kann direkt für den vorgesehenen Zweck verwendet werden oder rein dekorative Funktionen erfüllen. Der Propeller kann mit einer Ratsche ausgestattet und gesteckt werdenGerät an einem geeigneten Ort. Für industrielle Zwecke wurde früher ein Windgenerator zum Mahlen von Getreide verwendet. Heute werden für diese Zwecke in der Regel andere Geräte eingesetzt. Windgeneratoren werden oft für das Haus verwendet. Bewertungen von Eigentümern von Vorstadtimmobilien zeugen von der Wirksamkeit eines solchen Designs beim Pumpen von Wasser. Laut einigen Benutzern kann das Gerät also etwa 30-50 Liter / Stunde aus einem Brunnen oder Brunnen heben. Solche Generatoren sind sehr relevant für das Geben. Wo es zu Unterbrechungen in der Stromversorgung des Netzes kommt, sind Windbauwerke oft unverzichtbar. Sie dienen auch zum Starten der Heizungsanlage. Am weitesten verbreitet ist jedoch der Windgenerator zur Stromerzeugung.
Klassifizierung
Wenn es notwendig wurde, einen Windgenerator für ein Privathaus zu kaufen, dann sollten Sie mehr über die Typen dieses Geräts und das Funktionsprinzip erfahren. Das Design kann karussellartig sein. In diesem Fall hat es eine vertikale Rotationsachse. Auch das Design kann geflügelt sein. Das bedeutet, dass die Rotationsachse des Geräts horizontal ist. Betrachten Sie als Nächstes jeden Typ separat.
Karussell-Design
Ein solcher Windgenerator hat zweifellos seine Vorzüge. Es gewinnt schnell an Zugkraft, indem es die Stärke des Luftstroms erhöht. Anschließend ist die Drehzahl nahezu auf gleichem Niveau. Diese Konstruktion überwacht selbstständig die Windrichtung. Das bedeutet, dass sie nicht zusätzlich benötigtVorrichtungen. Der Karussell-Windgenerator bewegt sich langsam. Dies ermöglicht die Verwendung ziemlich einfacher Schemata. Gleichzeitig schränkt die niedrige Geschwindigkeit die Verwendung von Strukturen erheblich ein. Dies liegt daran, dass zusätzlich Übersetzungsgetriebe eingesetzt werden müssen. Multiplikatoren haben eine ziemlich geringe Effizienz. Ohne Getriebe ist der Betrieb eines Windgenerators deutlich erschwert.
Flügeldesign
Was ist so ein Generator (Wind)? Bewertungen vieler Benutzer sprechen für dieses Design. Die Einheit vom Flügeltyp hat viele Vorteile im Vergleich zu den oben beschriebenen. Zu den unbestrittenen Vorteilen, die ein solcher Windgenerator hat, schreiben die Benutzer eine ziemlich hohe Drehzahl zu. Dadurch entfällt die zusätzliche Verwendung des Multiplikators. Die Schaufeln der Flügelstruktur müssen senkrecht zum Luftstrom angeordnet sein, dh vertikal. Dazu wird ein Stabilisator verwendet. Ein weiterer Vorteil, den Benutzer dem Flügelwindgenerator nachsagen, ist die hohe Energieumwandlungseffizienz des Luftstroms. Gleichzeitig ist die Rotationsgeschwindigkeit bei solchen Konstruktionen umgekehrt proportional zur Anzahl der Schaufeln. Dabei haben die Einheiten in der Regel nicht mehr als drei Flügel. Die große Beliebtheit solcher Installationen ist auch auf die einfache Herstellung von Strukturen zurückzuführen.
Geräteauswahlkriterien
Zunächst gilt es, die Durchschnittsgeschwindigkeit genau zu bestimmen unddie bevorzugte Richtung des Luftstroms am Einsatzort des Geräts. Sie sollten sich einiger Parameter bewusst sein. Die Anfangsgeschwindigkeit, bei der die Rotation der Schaufeln beginnt, beträgt also 2 m/s. Maximale Effizienz erreicht das Gerät bei einer Strömung von 9-12 m/s. Die Leistung des Generators hängt vom Durchmesser des Propellers und der Windgeschwindigkeit ab.
Designmerkmale
Aus was besteht ein Heimwindgenerator? Das Design selbst umfasst ein Rad mit Schaufeln. Es hat auch ein Getriebe. Dieser Mechanismus dient der Umwandlung und Übertragung von Drehmomenten. Auch im Design gibt es einen Mast. Das Gerät selbst wird darauf installiert. Außerdem ist das Gerät mit einer Batterie und einem Wechselrichter ausgestattet. Mit dessen Hilfe wird der Gleichstrom in einen effektiven Wechselstrom umgewandelt.
Gerät & Netzwerk
Die meisten der heute existierenden Einheiten arbeiten mit einer zentralen oder lokalen Stromquelle. Beispielsweise kann es sich um einen Dieselgenerator handeln. Die Notwendigkeit, eine zusätzliche Quelle zu verwenden, erklärt sich aus der Instabilität der Luftströme. In diesem Fall übernimmt das Netzwerk eine stabilisierende Aufgabe. Es gibt bestimmte Bedingungen für die Verwendung solcher Strukturen. Einer der wichtigsten ist, dass die Leistung des Netzes unbedingt mindestens 1,8-mal höher sein muss als die eines Windgenerators.
Funktionsprinzip
Kräftige Luftströmungen treiben die Flügel eines Windgenerators an. Sie beginnen sich zu drehen. Die empfangene Energie wird über den Rotor zum Multiplikator übertragen. wieEs wurde oben gesagt, dass die Einheiten sowohl einzeln als auch in Gruppen funktionieren können. In einigen Designs werden Multiplikatoren installiert, um die Geräteleistung zu verbessern. Es sollte gesagt werden, dass nicht jeder ein solches Gerät kaufen kann. In diesem Zusammenhang bauen manche Leute mit ihren eigenen Händen Windgeneratoren für ihr Zuhause. Wie das geht, werden wir weiter prüfen.
Einheitstyp
Was sind Windgeneratoren für zu Hause? Es gibt zwei Arten von Geräten. Der erste ist ein horizontaler und der zweite ein vertikaler Windgenerator. Das letztere Design ist laut den Benutzern selbst einfacher zu montieren und zu installieren - das Ausbalancieren des Geräts ist recht einfach. Außerdem hat dieses System einen höheren Koeffizienten der effektiven Windeinwirkung. Je leistungsstärker das für die Montage gewählte Gerät ist, desto größer sind das Gewicht und der Durchmesser des Rads. Dies wiederum erschwert das Auswuchten und die Installation.
Komponenten
Bevor Sie einen Windgenerator bauen, sollten Sie alle notwendigen Elemente und Details vorbereiten:
- 12-V-Batterie Sie können ein Autogerät verwenden, aber es ist besser, ein anderes zu kaufen. Eine solche Batterie ist sicherer und langlebiger.
- Generator 12 V.
- Rotor 1,5-2 m.
- Metallfass oder Eimer (groß). Es ist wünschenswert, einen Behälter aus Aluminium oder Edelstahl zu verwenden.
- Batterieladerelais.
- Relais für Lampenladung (zB KFZ).
- Halbversiegelter Sch alter.
- Anschlussdose.
- Voltmeter. Du kannst das Auto benutzen.
- Mast, dessen Höhe 2 bis 10 Meter beträgt. Sie können es auch selbst machen. Dafür werden PVC-Rohre und Metallteile für die Basis benötigt.
- 4 M6-Schrauben.
- Drähte.
- Rostfreier Draht oder Klemmen. Diese Elemente werden am Mast befestigt.
Du benötigst außerdem folgende Werkzeuge:
- Cutter.
- Bohrer und Bohrer.
- Schraubendreher.
- Tasten.
Mast montieren
Vor der Installation muss das Fundament entsprechend dem Volumen der Basis und dem Querschnitt des Rohrs gefüllt werden. Dabei sind Klima- und Bodeneigenschaften zu berücksichtigen. Die Installation eines Mastes mit einer Windkraftanlage erfolgt nach dem Erstarren des Mörtels (mindestens eine Woche nach dem Gießen). Sie können einfach eine Stange in den Boden graben und die Abspannseile befestigen. Diese Option ist jedoch weniger zuverlässig.
Rotor
Der Durchmesser wird entsprechend der durchschnittlichen Windgeschwindigkeit gewählt. Ein Rotor wird hergestellt und eine Riemenscheibe wird neu hergestellt (ein spezielles Reibrad mit einem Rand oder einer Nut um den Umfang, das dazu dient, die Bewegung auf einen Antriebsriemen oder ein Seil zu übertragen). Tatsächlich ist die Leistung eines 3-m-Elements bei Windgeschwindigkeiten von bis zu 6-7 m/s höher.
Flügel
Das Fass ist in 4 gleiche Teile geteilt. Dazu werden ein Maßband und ein Marker verwendet. Die Klingen werden mit einer Schere für Metall geschnitten. Die Flügel werden dann an der Riemenscheibe und am Boden befestigt. Als BefestigungsmaterialBolzen verwendet werden. Plätze für sie sollten sehr genau gemessen werden, sonst müssen Sie in Zukunft oft die Rotation anpassen. Die Blätter f alten sich in angemessenem Rahmen sanft, um unnötige Böen im Luftstrom zu vermeiden.
Montage
Kabel werden an den Generator angeschlossen und der Stromkreis wird im Sch altkasten zusammengebaut. Das Gerät wird am Mast befestigt. Die Drähte sind am Mast und am Generator befestigt. Als nächstes wird das Gerät und dann die Batterie an den Stromkreis angeschlossen. Mit Hilfe von Drähten, deren Querschnitt bis zu 2,5 kW beträgt, wird die Last angeschlossen. Je nach Durchbiegungsgrad der Schaufeln wird die Rotationsgeschwindigkeit eingestellt. Eine solche Einheit sollte ausreichen, um ein Landhaus oder eine Hütte mit Energie zu versorgen.
Gesteigerte Produktivität
Wenn der Mast auf 20-25 Meter angehoben wird, erhöht sich die Luftstromgeschwindigkeit um 30%. Gleichzeitig wird auch die Energieproduktion um das 1,5-fache gesteigert. Diese Option wird bei reduzierter Windgeschwindigkeit (bis 4 m/s) verwendet. Mit einem hohen Mast wird der Einfluss von Bäumen und Gebäuden eliminiert. So bauen Sie Ihr eigenes Windrad.
Branchenentwicklung
Heute können Sie einen Heimwindgenerator zu einem vernünftigen Preis kaufen. Dies spricht für die ständige und aktive Entwicklung dieser Branche. Durch den Kauf oder die Selbstmontage der Anlage können Sie die Energieunabhängigkeit Ihres Eigenheims für längere Zeit sicherstellen. In der Regel reicht für ein kleines Gebäude ein Gerät mit einer Nennleistung von 1 kW aus. Gleichzeitig die Windgeschwindigkeit im Einsatzgebiet des Gerätessollte 8 m/s betragen. Wenn in der Umgebung keine stabile oder schwache Luftströmung vorhanden ist, kann das Gerät mit einem Dieselgenerator oder Photovoltaikzellen ausgestattet werden. In Russland wird heute nur die Tendenz zur Installation von Windgeneratoren festgestellt. Auf dem heimischen Markt sind nur wenige Hersteller von Kleingeräten für den Hausbedarf vertreten. Die Kosten für Windkraftanlagen für 1 kW in einem kompletten Set beginnen bei 35-40 Tausend Rubel. Das sind Preise von vor zwei Jahren. Für die Installation des Geräts muss kein Zertifikat ausgestellt werden.
Nachteile und Vorteile der Ausbeutung
Trotz ständig steigender Energietarife sind die Stromkosten selbst in den meisten Branchen mit anderen Kosten in keiner Weise ein signifikanter Wert. Für den Verbraucher sind Stabilität und Versorgungssicherheit heute Schlüsselfaktoren. Die Hauptgründe für einen Anstieg der Energiekosten für die industrielle Nutzung, die aus Windgeneratoren gewonnen werden, sind:
- Die Notwendigkeit des autonomen Betriebs seit einiger Zeit. In diesen Fällen werden Batterien verwendet.
- Der Bedarf an elektrischer Energie in Industriequalität. Dazu wird ein Wechselrichter verwendet.
- Die Notwendigkeit kontinuierlicher Verfügbarkeit. In solchen Fällen werden zusätzlich Dieselgeneratoren eingesetzt.
Was die Verwendung von Geräten im Alltag betrifft, so sollten die Nachteile der Bedienung sein:
- Die hohen Batteriekosten. Sie istca. 25 % des Gerätepreises.
- Die relativ hohen Kosten des Wechselrichters.
- Um eine zuverlässige Stromversorgung zu gewährleisten, wird teilweise ein Dieselgenerator eingesetzt. Seine Kosten sind vergleichbar mit dem Preis des Geräts selbst.
Allerdings ist zu beachten, dass diese Faktoren bei einer modernen Doppelwandler-USV und einem gemeinsamen Netz an Relevanz verlieren. Aus wirtschaftlicher Sicht ist es heute für industrielle Zwecke am sinnvollsten, mit Hilfe eines Windgenerators keinen Strom, sondern Gleich- oder Wechselstrom zu beziehen. Anschließend wird sie in Wärme für Warmwasser und Hausheizung umgewandelt. Dazu werden Heizelemente verwendet. Dieses Schema hat seine Vorteile. Insbesondere kann in diesem Fall ein gewöhnlicher Boiler mit Wasser als Energiespeicher fungieren, für den Wärmeverbrauch gibt es keine so strengen Anforderungen an die Kontinuität und Qualität der Versorgung.
