Вітрогенератори стають все більш розповсюдженими. Вони дають можливість отримувати безкоштовну електроенергію.Енергію вітру людина використовувала з найдавніших часів. Спочатку це були вітрильні судна, потім вітряні млини й тільки в ХХ столітті енергію вітру стали використовувати для одержання електроенергії. Сьогодні вітрогенератори досить розповсюджений вид устаткування для одержання безкоштовної електроенергії.

Особливо ефективні вітрогенератори в тих регіонах, де сильний вітер є майже постійним явищем. Але й у середній смузі європейського континенту вітрогенератори використовуються все частіше. Безумовно, використання вітрогенератора як джерела енергії має свої плюси й мінуси як і будь-яке обладнання.

 

 

 

 

 

 

 

Конструкція вітрогенератора

За своєю конструкцією вітрогенератор складається з кількох основних і допоміжних блоків. До Основних компонентів вітрогенератора відносяться:

Допоміжні компоненти вітрогенератора:

Призначення щогли, пропелера й генератора пояснювати мабуть не треба. Що ж стосується електричного устаткування вітрогенератора, то контролер перетворює перемінний струм від генератора в постійний, щоб він міг накопичуватися в акумуляторах. Інвертор забезпечує зворотний процес – перетворює постійний струм на виході акумулятора в змінний струм, придатний для роботи побутових приладів. Акумулятор вітрогенератора не тільки накопичує енергію, але й виконує функцію ресивера, забезпечуючи рівномірність напруги незалежно від орієнтації генератора й швидкості вітру. АВР забезпечує автоматичне перемикання між кількома різними джерелами енергії: у випадку якщо слабшає основне джерело, наприклад, виникають перебої в роботі стаціонарної електромережі, або навпаки пропадає вітер. АВР вітрогенератора так само може перемикати забір електроенергії на дизельну установку або геліосистему, гарантуючи, таким чином, безперервність живлення.

Основними характеристиками вітрогенератора, які треба враховувати при виборі моделі, – це його коефіцієнт використання енергії вітру (КВЕВ) й потужність. У найкращих моделях вітрогенераторів КВЕВ досягає 45%. Потужність побутових (не промислових) моделей вітрогенераторів становить від 300Вт до 10кВт.

Важливим для вітрогенераторів є такий показник як швидкість обертання. Він показує співвідношення швидкості вітру до швидкості обертання пропеллера при цьому вітрі. Як правило швидкість обертання пропеллера вітрогенератора становить 5-7 одиниць. Це значить, що якщо при шкидкохідності 5 вітер дме зі швидкістю 10м/сек, то гвинт рухається зі швидкістю 50м/сек.

Крім того, слід знати, що поряд з поширеними вітрогенераторами з горизонтальною віссю обертання, існують і вертикально-орієнтовані вітрогенератори, гвинт у яких має вигляд крильчатки, що горизонтально обертається. У таких пристроїв немає необхідності орієнтуватися на вітер, але вони не отримали широкого поширення, тому що вони більш складні в виробництві й використанні.

Монтаж вітрогенератора

Монтаж вітрогенератора досить складний процес, для якого потрібно спеціально навчений персонал і важка будівельна техніка, зокрема кран. Само по собі складання вітрогенератора як правило займає не більше доби. Але лише в тому випадку, коли для вежі підготовлена основа. Оскільки вежа вітрогенератора зазнає потужного вітрового навантаження, під неї заливається спеціальний бетонний фундамент. Підготовка фундаменту під вітрогенератор проводиться не менш ніж за 21день до початку монтажу вишки. Залити фундамент під вітрогенератор власник будинку може й своїми руками, але при цьому виконавши необхідні технічні умови. Крім того, необхідно заздалегідь придбати в компанії-постачальника вітрогенераторів деталі-кріплення, які замонолічуються в бетонну основу. Площа бетонної основи під вітрогенератор становить від 1 до 12м2 залежно від висоти щогли.

Для вітрогенераторів можуть використовуватися різні типи щогл: монолітні й збірні, конічні щогли або щогли із кріпленням на розтяжках.

Монтаж устаткування, зокрема складання й установка пропелера генератора й підключення всього пристрою в єдину мережу, виконуються тільки сертифікованими фахівцями. Ніяка самодіяльність тут не допускається. Усе електроустаткування вітряка повинно монтуватися в спеціально відведеному приміщенні – сухому й провітрюваному. Температура повинна бути від +10 до +30С, а вологість не більш 80%. По закінченню монтажу вітрогенератора обов’язково укладається договір на ремонт і сервісне обслуговування.

Переваги використання вітрогенератора

Основним переваги вітрогенератора, як джерела енергії, є безкоштовна електроенергія (якщо не брати до уваги початкові інвестиції). Заплативши одного разу певну суму грошей — ви значною мірою вирішуєте для себе проблему енергонезалежності на десятки років. Самі по собі ці установки вітрогенераторів надійні, екологічно безпечні й практично безшумні. Крім того, у більшості випадків вітрогенератор дозволяє отримувати дармову енергію саме тоді, коли в ній є підвищена потреба, а саме в холодну пору року. Наприкінці осені й на початку зими, коли наступають холоди й витрачається електроенергія на обігрів будинку, її нестача компенсується за рахунок того, що саме в цей час дують найбільш сильні вітри, і вітрогенератор працює з повною віддачею.

Важливо те, що вітрогенератор добре в технічному плані комбінується з іншими джерелами енергії й може працювати у парі з дизельними генераторами, сонячними батареями або іншими джерелами енергії, створюючи єдиний замкнений цикл. До речі, корисно знати що в СНД існує вторинний ринок генераторів і є можливість недорого придбати вітряк, що раніше використовувався.

Недоліки вітрогенераторів

До недоліків вітрогенераторів можна віднести нестабільність роботи й повну залежність від погоди, точніше від сили вітру. Сам по собі вітрогенератор не може бути єдиним джерелом енергії, за винятком хіба що особливо вітряних місць, наприклад, морського узбережжя. Тому раціонально використовувати вітрогенератори далеко не в будь-якій місцевості.

Неприємний момент – висока вартість вітрогенераторів. При цьому треба відзначити, що із усього комплекту тільки 20-25% вартості припадає на сам генератор. Решта – вартість інвертора й акумуляторів. Термін роботи і ємність акумуляторів на сьогоднішній день усе ще далекі від ідеалу. Достатньо великий і термін окупності – він рідко буває менше, ніж 10 років. Крім того, хоча сама крильчатка й розташована високо над землею, потрібно враховувати, що гвинт, який швидко крутиться, при сильному вітрі може нанести серйозну травму людям, які  по необережності виявляться поблизу гвинта. Небажано залишати вітрогенератори надовго без догляду.

Умови використання вітрогенераторів

Як уже було сказано, максимальна користь від вітрогенератора може бути досягнута тільки у вітряній місцевості. Зокрема в місцях, що характеризуються середньорічною швидкістю вітру більше 5м/с (або хоча б 3м/сек). Якщо мова йде про генератор малої потужності, то корисно дізнатися в найближчій метеослужбі середньорічну швидкість вітру у вашій місцевості. Можливо, із цієї причини найбільшою популярністю користуються генератори малої потужності. Їх купують власники будинків, розташованих поблизу морського узбережжя. Виправдовують себе вітрогенератори біля будинків, від яких досить віддаленими є мережі централізованого енергопостачання. Досить часто їх використовують мешканці віддалених селищ, островів. Виправдана установка вітрогенератора в місцях, де часто трапляються перебої з подачею електроенергії. Вітрогенератор може бути корисний, якщо вам не потрібно багато енергії, наприклад, для енергозабезпечення дачі, невеликого будинку або мисливського господарства.

Деякі спеціалісти вважають, що для наших широт найбільш раціональне альтернативне джерело – це не тільки вітроелектростанція, а скоріше гібридна система – вітростанція плюс сонячна батарея. У наших широтах у серпні-вересні немає вітру, а взимку немає сонця. Якщо до будинку не підведене електропостачання, то одним вітрогенератором у наших широтах не обійдешся. Крім того, вибираючи вітроустановку доцільно орієнтуватися не на площу будинку, а на реальну кількість споживаної енергії за певний період часу. Забезпечити потребу в 400-500кВт цілком реально. Але вартість системи з вітрогенератором і сонячними панелями досить висока. Така система буде повністю автоматизована. Вартість же тільки ветрогенератора починається від 1500у.е при потужності 50кВт на місяць. Розрахунковий термін роботи вітрогенератора не менше 20 років за умови, що він буде проходити профілактику раз у пів року.

Ефективність роботи вітрогенератора

Часто можна зіткнутися з питанням, від чого залежить ефективність роботи вітрогенератора. В основному таких факторів два:

У конструктивному сенсі найважливішим параметром, що впливає на ефективність і продуктивність вітроустановки, є показник, який показує, з якої площі установка «збирає» вітер. Залежить вона від довжини лопастей і висоти щогли.

Для розрахунків ефективності вітрогенератора існує цілий ряд формул. Існує розповсюджений міф, що ефективність вітрогенератора можна збільшити за рахунок збільшення числа лопастей. Як не парадоксально, але це не так. Як показала практика, при збільшенні числа лопастей збільшується й аеродинамічний опір обертанню гвинта. Багаторічні випробування показали, що три лопасті є оптимальною цифрою. Тому 95% усіх вітрогенераторів у світі мають три лопасті.

Збільшивши вдвічі розмір лопастей (довжину й площу), можна збільшити потужність установки вчетверо. Очевидно, ефективність вітрогенератора залежить і від технічних рішень фірми-виробника.

Закон і вітрогенератор

При ухваленні рішення про те, чи встановлювати на ділянці вітрогенератор, можуть з’явитися й питання адміністративного порядку. У цьому випадку вам корисно знати таке: