Преимущества и недостатки ветряной электростанции для дома

Использование сил природы для извлечения собственной выгоды является показателем развитости человека. В частности это касается применения силы ветра для собственных нужд. Очень давно человек не имел ни малейшего представления о физике и о перемещении воздушных масс вдоль плоскости земной поверхности, но использовать силу ветра в виде тяговой силы для судоходства человек научился вместе с изобретением паруса. Далее закономерным продолжением развития ученой мысли стало появление ветряков или ветряных мельниц.

Следующий глобальный прорыв в процессе контроля воздуха и ветра наступил в конце 19 века, когда на свет появилась первая ветряная электростанция. Проблема, которая привела к поискам альтернативного источника энергии, заключается в желании сэкономить, поскольку каждый год наблюдалось повышение цен на прочие виды топливных ресурсов.


Использование ветрогенераторов сегодня является очень распространенным способом получения электрической энергии, а современный ветряк известен каждому школьнику. Лидерами в количестве применяемых ветряных электростанций являются Соединенные Штаты Америки и Китай, но другие страны также понимают, что преимущество ветровых электростанций заключается в возможности получения дешевой энергии и эта отрасль энергетики получает значительное развитие.

Установка ветряка стоит намного ниже, чем проведение ЛЭП или подключение к уже существующей. При этом невысокая стоимость энергии ветра и простота, позволяющая самостоятельно изготовить простейший ветряк, делает ветряные электростанции популярными среди простых обывателей.

Назначение ветряных электростанций

Для удовлетворения ежедневной потребности потребителя требуется эксплуатация оборудования, которое способно выдавать до 10 кВт электроэнергии. При этом идеально смонтированная ветряная система должна состоять из нескольких ветрогенераторов, которые аккумулируют энергию в общую батарею. Это позволяет корректировать выходную мощность аккумулятора, подключая дополнительные или отключая лишний ветряк.


Бесперебойного снабжения энергией можно добиться при монтировании автономного комплекса. Но тут всплывает проблема и основной недостаток современной ветряной электростанции в сравнении с ТЭС, которая заключается в стабильности потока ветра для вырабатывания энергии постоянной мощности. Во избежание проблем многие комплексы оснащаются дополнительными или резервными источниками питания в виде дизельных или бензиновых генераторов, которые могут автоматически отключаться или подключаться в зависимости от силы ветра.

Принцип действия и конструкция ветряных электростанций

Чтобы понять, какими преимуществами обладают ветровые электростанций, следует знать принцип их работы и конструктивные особенности. В основу работы подобного устройства положено использование силы ветра, посредством которой вращаются лопасти колеса, передающего движение на вал генератора при помощи сложной системы передаточных звеньев. В зависимости от конструктивных особенностей конкретной системы энергия ветра может передаваться на электрический генератор или питать водяной насос. Зная простейшие законы физики, можно сформулировать условие максимизации получаемой энергии.

Количество получаемой от генератора энергии находится в пропорциональной зависимости от диаметра колеса и лопастей ветряка. Иными словами, чем больший поток ветра, тем быстрее начинает крутиться вал генератора и большее количество энергии вырабатывается.

Но руководствоваться лишь одним размером при выборе ветряка было бы ошибочным, поскольку на разных высотах потоки воздуха ведут себя по-разному. Именно в силу этого, при проектировании ветряных электростанций особое внимание уделяется особенностям рельефа местности.

Проблемы эксплуатации ветряных электростанций заключаются в необходимости порой установки очень высоких мачт, поскольку на большей высоте наиболее потоки воздуха более стабильны, а ближе к поверхности земли их сила сокращается. Эксплуатация тепловой электростанции (ТЭС) лишена подобного ограничения, поскольку для ее нормальной работы требуется только наличие топлива.

Конструктивно все ветряные электростанции подразделяются на три типа: пропеллерные, барабанные и карусельные. Различие по типам заключается в расположении стабилизаторных лопастей и вращающегося вала относительно потока ветра. Наиболее экономичным типом является пропеллерный, где лопасти располагаются в горизонтальной плоскости по отношению к направлению ветра. В двух других случаях вал генератора располагается вертикально. Барабанные и карусельные ветряки обычно устанавливаются в местностях, где роза ветров не играет существенной роли.

Ветровые электростанции: преимущества и недостатки

При выборе альтернативного источника энергии в виде установки ветряной станции возникает вопрос: Какими преимуществами обладают ветровые электростанции по сравнению с тепловыми?

  • Простота конструкции, что позволяет обслуживать и эксплуатировать подобные объекты людям, не имеющим специального образования;
  • Неиссякаемость источника вырабатываемой энергии. Самое главное преимущество ветровых электростанции на тепловыми в том, что для их работы используется энергия ветра, который относится к возобновляемым источникам. Эксплуатация тепловых станции (ТЭЦ) требует постоянного использования топлива, а ветер есть всегда;
  • Экономичность. Использование ветряной станции это уникальный случай получения максимальной выгоды при минимальных затратах. Один генератор способен выдавать от 10 до 1000 Вт;
  • Экологичность. Для работы ветряка не требуется переработки топлива, а соответственно не загрязняется атмосфера.

Преимущества ветровых электростанций по сравнению с ТЭС также включают в себя компактность, автономность, доступность.

Но, несмотря на преимущества ветровых электростанций по сравнению с тепловыми, они обладают рядом недостатков.

Какими недостатками обладают современные ветровые электростанции?

  1. Ветряная зависимость. Этот недостаток вытекает из преимущества, поскольку при отсутствии ветра выработка энергии полностью прекратится;
  2. Создание помех для радиосвязи и телекоммуникации;
  3. Изменение естественного ландшафта;
  4. Большая площадь, требуемая для установки целого блока генераторов;


В любом случае, если провести тщательный анализ, то можно прийти к выводу, что применение ветряных электростанций обладает большим количество плюсов, нежели минусов и является на настоящий момент самым простым и эффективным способом получения электрической энергии.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Сегодня все большее количество потребителей отдает предпочтение ветровым электростанциям для дома. Установка подобного оборудования становится действительно выгодной при завышенной стоимости подведения ЛЭП. Также применение подобных станций считается оптимальным вариантом в том случае, если поселок располагается на значительном расстоянии от центрального электроснабжения.

Назначение ветряных электростанций

Чтобы удовлетворить ежедневные потребности в электроэнергии, необходимо установить оборудование мощностью минимум в 7–10 кВт. В идеале, система должна состоять из нескольких станций, аккумулирующих энергию на одну батарею. Благодаря такому подходу

удастся отрегулировать мощность и емкость батареи

, установив или убрав дополнительные генераторы.

Для организации бесперебойного энергоснабжения лучше всего отдать предпочтение автономному комплексу. Некоторые люди решают использовать дизельный или бензиновый генератор, который следует отключать при сильном ветре. Если же энергии недостаточно для нормального функционирования приборов, то следует запустить резервный источник.

Чтобы работа ветровой электростанции была бесперебойной, необходимо учитывать следующие факторы:

  • ветер должен оставаться стабильным весь год;
  • следует иметь достаточную территорию для установки оборудования;
  • важно получить разрешение властей на монтаж конструкции.

Стоит отметить, что применение ветряных электростанций для дома целесообразно при значительных расходах на электроэнергию. Также подобное решение станет оптимальным при отсутствии возможности подключения к центральной сети. Это объясняется тем, что цена подобных электростанций довольно высокая.

Конструкция и технические характеристики

Стандартные ветровые станции имеют традиционную конструкцию, куда входит:

  • генератор;
  • выпрямитель;
  • инвертор;
  • аккумуляторная батарея.

Дополнительно

используется микропроцессорный контроллер

, который обеспечивает осуществление контроля над системой. Для этой цели могут применяться и другие логические схемы.

Среди всех технических характеристик устройства, необходимо обращать внимание на скорость запуска ротора. Если она будет минимальной, то выработка электроэнергии окажется более стабильной.

Преимущества и недостатки ветровых установок

Ветряные мельницы, использующиеся для обеспечения дома электричеством, имеют несколько важных преимуществ.

  • Такие электростанции считаются действительно экологичными, весь во время их работы не происходит выброс токсичных веществ, которые могли бы негативно повлиять на окружающую среду.
  • Для создания подобных конструкций используются качественные материалы, что продлевает срок эксплуатации и помогает избежать развития коррозии. При правильной эксплуатации ветровая установка прослужит минимум 30 лет.
  • Монтаж конструкции не вызовет никаких сложностей. Соответственно, его удастся выполнить самостоятельно.
  • Современные электростанции во время функционирования не создают вибрации и шума. При этом образующееся магнитное поле не превышает допустимых значений.
  • В большинстве случаев для установки такого оборудования не нужно получать разрешение властей.

Естественно, подобные электростанции, как и все остальные источники энергии, имеют свои недостатки.

  • Ветер может быть непостоянным, а значит, не всегда удастся установить конструкцию.
  • Подобные ветряки могут представлять собой помеху для различных приборов.
  • Следует помнить, что из-за постоянного движения лопастей ветряки представляют угрозу летящим птицам. Соответственно, необходимо убедиться в том, что выбранное место не является территорией гнездования либо миграции птиц.

Основные разновидности ветровых станций

Согласно распространенной классификации все ветряные установки для дома делятся на две группы по расположению оси:

  • горизонтальные;
  • вертикальные.

Первая разновидность считается пропеллерной. Она наиболее распространена благодаря высокому КПД. Недостатком подобных устройств считается сложная конструкция. Так, выполнить подобное изделие своими руками очень сложно. Важно помнить, что работа данной электростанции зависит от силы ветра. При недостаточной скорости установка не будет функционировать.

Вертикальная разновидность считается более простой, при этом она не зависит от направления и силы ветра. Однако КПД таких установок составляет всего 15%.

Если говорить об обоих видах электростанций, то стоит упомянуть их общий недостаток. Речь идет о низком качестве электроэнергии. Его необходимо компенсировать при помощи стабилизаторов, аккумуляторов, а также специальных преобразователей. Вырабатываемая энергия в чистом виде подойдет исключительно для работы лампы и элементарных нагревательных приборов. Обеспечить функционирование различной бытовой техники такая электроэнергия не сможет.

Выбор устройства и цена

При покупке электростанции для дома необходимо обращать внимание непосредственно на генератор. Оптимальным вариантом считается

устройство переменного тока

, которое не нуждается в монтаже и продается по доступной цене. Однако в некоторых случаях такой элемент может оказаться недостаточно эффективным, а значит, придется дополнительно устанавливать зубчатую передачу.

При желании можно самостоятельно собрать генератор при помощи постоянных магнитов. Это сделает оборудование более эффективным и доступным по цене.

Для использования конструкции в домашних условиях подойдет генератор постоянного тока. Такой элемент простой и функциональный, однако, при его эксплуатации важно грамотно рассчитать мощность.

Если говорить о цене электростанции, то стоит отметить, что оборудование, рассчитанное на 5 кВт, обойдется в среднем в 300–400 тыс. рублей. Китайская продукция более дешевая, однако срок ее службы будет небольшим. Также высока вероятность того, что при поломке изделие не удастся починить. Если говорить о ветрогенераторах, то их цена значительно меньше. Такая продукция в зависимости от производителя и технических характеристик стоит около 50–120 тыс. рублей.

Самостоятельное создание электростанции

При желании можно выполнить своими руками конструкцию с горизонтальной осью. Для этих целей потребуются:

  • дрель;
  • сварочный аппарат;
  • ножовка;
  • несколько разных крепежей;
  • аккумуляторная батарея;
  • инвертор;
  • электродвигатель.

Сам процесс изготовления выполняется определенным образом.

  1. Для изготовления лопастей необходимо разрезать на 4 части пластиковую трубу, а затем каждый элемент еще раз разрезать по диагонали.
  2. Лопасти закрепляют к шкиву, который затем фиксируют на валу электродвигателя.
  3. На широкой стороне трубы необходимо приварить еще одну трубу.
  4. Затем здесь фиксируют электродвигатель.
  5. На длинном плече следует установить лист алюминия, который будет функционировать по принципу флюгера.
  6. Далее осуществляется подключение кабеля.
  7. Большую трубу, выполняющую роль мачты, закрепляют в грунте.
  8. После этого нужно заняться сборкой электрической части. В результате правильного выполнения работ энергия должна через реле поступать к аккумуляторной батарее, а затем через инвертор запитывать необходимую технику.

Важно помнить о том, что все ветряные станции для дома могут отличаться своей конструкцией, а значит, их изготовление иногда включает в себя дополнительные этапы.

Благодаря использованию современных ветровых электростанций удастся сэкономить на электроэнергии. Естественно, для этого нужно правильно рассчитать мощность и подобрать оптимальный ветрогенератор. Такой ответственный подход позволит обеспечить энергией один или несколько частных домов.