Вітрогенератори для дому: види, приблизні ціни, виготовлення своїми руками

Природна енергія, яка прихована в рухах повітряних мас, завжди була джерелом зацікавлення для людей. Наші предки вміли використовувати силу вітру, запрягаючи його в вітрила та використовуючи для приведення в рух коліс вітряних млинів. Цей принцип допомагав людству протягом століть отримувати енергію, яка безмежно мандрувала просторами Землі.

Сучасні реалії дарують вітряним енергетичним установкам нове життя. Вітрогенератори для особистого використання стають важливим аспектом нашого побуту, входячи до категорії технологічних інновацій.

Давайте заглибимося в світ вітряних електростанцій, оцінимо умови їх ефективного використання та розглянемо різноманітні типи. Власноручно зроблені вітряки та деталі для їх оптимальної роботи – це тема, яка стане доступною для майстрів у нашій статті.

Що таке вітрогенератор

Принцип роботи побутової вітряної електростанції простий: повітряний потік обертає лопаті ротора, насадженого на вал генератора і створює в його обмотках змінний струм. Отримана електрика запасається в акумуляторах і в міру необхідності витрачається побутовими приладами.

Звичайно, це спрощена схема роботи домашнього вітряка. У практичному плані він доповнюється пристроями, які виконують перетворення електрики.

Він виконує зворотну операцію: перетворює постійний струм у побутовій змінний напругою 220 Вольт. Зрозуміло, що ці перетворення не проходять безслідно і забирають від вихідної енергії досить пристойну частину (15-20%).

Якщо вітряк працює в парі з сонячною батареєю або іншим генератором електрики (бензиновим, дизельним), то схема доповнюється автоматичним вимикачем. При відключенні основного джерела струму, він активує резервний.

Для отримання максимальної потужності вітряний генератор повинен розташовуватися уздовж вітрового потоку. У простих системах реалізується принцип флюгера. Для цього на протилежному кінці генератора закріплюється вертикальна лопать, що розгортає його назустріч вітру.

У більш потужних установках є поворотний електромотор, керований датчиком напряму.

Основні види вітрогенераторів і їх особливості

Перший тип – найпоширеніший. Він характеризується високим ККД (40-50%), але має підвищений рівень шуму і вібрації. Крім цього, для його установки потрібна великий вільний простір (100 метрів) або висока щогла (від 6 метрів).

Генератори з вертикальним ротором енергетично менш ефективні (ККД майже в 3 рази нижче, ніж у горизонтальних).

До їх переваг можна віднести простий монтаж і надійність конструкції. Низька гучність дозволяє ставити вертикальні генератори на дахах будинків і навіть на рівні землі. Ці установки не бояться обмерзання і ураганів.

Вони запускаються від слабкого вітру (від 1,0-2,0 м / с) в той час, як горизонтальному вітряку потрібен повітряний потік середньої сили (3,5 м / с і вище). За формою робочого колеса (ротора) вертикальні вітрогенератори дуже різноманітні.

Завдяки малій частоті обертання ротора (до 200 об / хв), механічний ресурс таких установок істотно перевищує показники горизонтальних вітрогенераторів.

Як розрахувати і підібрати вітрогенератор?

Вітер це не природний газ і не електроенергія, які безперебійно надходить по трубах та проводах в наш будинок. Він примхливий і непостійний. Сьогодні ураган зриває дахи і ламає дерева, а завтра змінюється повним штилем.

Тому перед покупкою або самостійним виготовленням вітряка потрібно оцінити потенціал повітряної енергії в своєму районі. Для цього слід визначити середньорічну силу вітру. Цю величину можна дізнатися в інтернеті за відповідним запитом.

Якщо середньорічна швидкість вітру менше 4,0 метрів в секунду, то вітряк ставити немає сенсу. Він не дасть потрібної кількості енергії.

Якщо сила вітру достатня для установки вітряної електростанції, то можна переходити до наступного кроку: підбору потужності генератора.

У регіонах з низьким річним вітропотенціалом (5-8 м / сек) таку кількість електрики здатний згенерувати вітряк потужністю 2-3 кВт. При цьому слід враховувати, що взимку середня швидкість вітру вища, тому вироблення енергії в цей період буде більше, ніж влітку.

Вибір вітрогенератора. орієнтовні ціни

Ціни на вертикальні вітрогенератори потужністю 1,5-2,0 кВт знаходяться в діапазоні від 90 до 110 неоподатковуваних мінімумів доходів громадян. Комплектація при такій ціні включає тільки генератор з лопатями, без щогли і додаткового обладнання (контролер, інвертор, кабель, акумулятори). Повнокомплектна електростанція разом з монтажем обійдеться дорожче на 40-60%.

Вартість більш потужних вітроустановок (3-5 кВт) становить від 350 до 450 неоподатковуваних мінімумів доходів громадян (з додатковим обладнанням та монтажними роботами).

Вітряк своїми руками. Чи реальна економія

Скажемо відразу, що зробити вітрогенератор своїми руками повноцінним і ефективним непросто. Грамотний розрахунок вітрового колеса, передавального механізму, підбір відповідного по потужності і оборотів генератора – окрема тема. Ми дамо лише короткі рекомендації по основним етапам даного процесу.

Генератор

Автомобільні генератори та електродвигуни з пральних машин з прямим приводом не є оптимальним варіантом для цієї мети. Вони можуть генерувати енергію від вітрового колеса, проте цей вид енергії буде досить обмеженим. Автогенератор потребує високих обертів, які не може забезпечити типовий вітряк.

Також існують проблеми у використанні моторів пральних машин. Вони мають феритові магніти, які менш продуктивні у порівнянні з неодимовими магнітами, необхідними для вітрогенератора. Процес самостійного збирання та намотування струмопровідних обмоток потребує терпіння та високої точності.

Типова потужність пристрою, зібраного власноруч, зазвичай не перевищує 100-200 ват.

У останні часи стали популярними мотор-колеса для велосипедів та скутерів. З точки зору вітроенергетики, це потужні неодимові генератори, які оптимально підходять для роботи з вертикальними вітряними колесами та заряджанням акумуляторів. З такого генератора можна отримати до 1 кіловату вітрової енергії.

Гвинт

Найпростіше виготовляються вітрильний і роторний гвинти. Перший складається з легких вигнутих трубок, закріплених на центральній пластині. На кожну трубку натягуються лопаті з міцної тканини. Велика парусність гвинта вимагає шарнірного кріплення лопатей, щоб при урагані вони складалися і не деформувалися.

Роторна конструкція вітрового колеса використовується для вертикальних генераторів. Вона проста у виготовленні і надійна в роботі.

Саморобні вітрогенератори з горизонтальною віссю обертання працюють від пропелерного гвинта. Домашні умільці збирають його з труб ПВХ діаметром 160-250 мм. Монтаж лопатей виконується на круглій сталевій пластині з посадковим отвором для вала генератора.