Электроэнергия из ветра - глоток свежего воздуха


KGB

Наряду с такими экологичными источниками электроэнергии, как энергия солнечного света и текущей воды, энергия ветра выглядит наиболее завораживающей. Один вид вращающегося ветряка может надолго приковать взгляд своей грацией и динамикой. Но, кроме эстетических преимуществ, использование ветровой энергии имеет и недостатки. Главный из них, присущий любому механизму с трущимися и колеблющимися частями, это склонность к поломкам, а также некоторые проблемы, которые приходится решать на этапе установки ветряной электростанции.

Для того, чтобы интересующийся тематикой ветроэнергетики читатель мог приступить к глубокому исследованию вопроса, я нахожу весьма полезным дать некоторую основу, или базовые знания о том, какими бывают автономные ветроэнергетические системы, что именно они включают и какими обладают положительными и отрицательными свойствами. Таким образом, после прочтения этой статьи, читатель сможет ясно понять, что именно ему нужно.

Автономная ветроэлектрическая система

Автономная ветроэлектрическая система в качестве базового элемента включает аккумулятор, а точнее аккумуляторный банк. В условиях России эта система является предпочтительной, так как интеграция частной электростанции в общую энергетическую систему у нас невозможна. Она может использоваться как единственный источник электроэнергии, либо снабжать изолированную от централизованного электроснабжения часть электроустановки, особенно чувствительную к перебоям питания.

Автономная система электроснабжения ограничена способностью генератора (будь то ветровая турбина, дизель-генератор или массив солнечных элементов) выдавать определенный ток. Кроме этого, определенные ограничения накладывает недостаток используемого ресурса, в нашем случае — ветра. Поэтому, владелец такой системы должен изначально готовить себя к тому, что электричество придется экономить.

Такая система состоит из следующих элементов (см. на рисунке):

image001.png

Ветровой генератор (ветровая турбина). Это элемент, который, собственно и является источником электроэнергии. Он состоит из поворотной платформы, автоматически ориентирующейся в направлении ветра и генератора с возбуждением от постоянных магнитов. Ротор генератора вращается жестко скрепленными с ним лопастями, под действием ветра. Их обычно три, что обусловлено компромиссом между энергоэффективностью генератора и сбалансированностью ротора.

image003.png

Малогабаритные ветровые турбины защищены от чрезмерно сильного ветра особым механизмом, который при перегрузке отклоняет ротор вверх или в сторону. Получаемое на выходе генератора «неустойчивое» напряжение, обычно трехфазное, переменное, подается по проводам вниз, к преобразователю. Оно называется неустойчивым потому, что зависит от силы ветра и стабильности ветрового потока, сильно изменяясь с течением времени.

Опора. Эта конструкция, необходимая для нормальной работы ветряка, как ни странно часто оказывается более дорогостоящей, чем сама ветровая турбина. Опора поднимает ветровой генератор вверх, в зону плотного ветрового потока, где генератор будет работать наиболее эффективно. Ее высота обычно варьируется от 9 до 150 метров.

Конструкция опоры бывает разной, она может быть подъемно-поворотной, с фиксацией растяжками или свободно установленной. В любом случае, ее конструкция должна выдерживать боковое давление ветра и вес турбины с многократным запасом, ввиду того, что климат меняется, и та сила ветра, которая два десятилетия назад была исключительно редким явлением, в наши дни встречается все чаще. Кроме этого, необходимо помнить, что опора ветрового генератора это фактически молниеотвод, что подразумевает ее заземление по нормам ПУЭ.

Тормоз. Для периодического обслуживания ветровой турбины, или тогда, когда в ней нет потребности нужно устройство, которое останавливало бы ее вращение. Они бывают двух типов: электрический тормоз и механический.

image005.png

Электрический тормоз, с помощью специального рубильника, закорачивает трехфазные обмотки генератора, что вызывает его остановку. Он более дешевый, но при сильном ветре может вызывать перегрев обмоток генератора. Гораздо надежнее, но и дороже механический тормоз, дисковый или барабанный. Он устанавливается на ось ротора и приводится в действие ручкой, расположенной внизу опоры.

Блок управления зарядом. Основная функция этого устройства — не допустить перезаряда аккумуляторов. В тот момент, когда заряд аккумуляторов достигает максимума, блок управления отключает их от генератора, а энергию, вырабатываемую генератором направляет в балластную (обходную) нагрузку (см. ниже). Как правило, блок управления конструктивно объединяется с выпрямителем, который преобразует переменное напряжение, поступающее с генератора в постоянное, используемое для заряда батарей.

image007.png

За рубежом, где возможно включение ветрового генератора в общую энергосистему, в безбатарейных системах блока управления нет, так как вся энергия, вырабатываемая турбиной, «вкачивается» в электросеть.

Балласт. В отличие от генераторов на солнечных элементах, которые могут быть безболезненно отключены от нагрузки, ветровой генератор не должен вращаться без нагрузки, так как в это случае значительно возрастает скорость вращения и он может развалиться на части. Для того, чтобы скомпенсировать отсутствующую нагрузку, в систему включается балласт — обычно секция из ТЭНов, которая преобразует энергию от генератора в тепло.

image009.png

Мощность балласта должна быть как минимум равна мощности генератора. Ну и, разумеется, ничто не мешает вам использовать его тепло себе на пользу, например для нагрева воды.

Банк аккумуляторов это источник электроэнергии, который непосредственно используется для преобразования и дальнейшего потребления (энергия ветрового генератора используется косвенно, для заряда банка).

image011.png

В безветренные дни, когда энергия ветра сравнительно невелика, электроприборы будут разряжать банк аккумуляторов, и время, на которое его хватит полностью зависит от его емкости. Эта емкость рассчитывается таким образом, чтобы ее хватило на 1-3 дня. Меньше будет неудобно, а больше — чрезмерно дорого.

Самым распространенным типом аккумулятора, который используется для автономных энергетических систем можно назвать свинцово-кислотные аккумуляторы. Необслуживаемые свинцово-кислотные аккумуляторы удобней в эксплуатации, но стоят дороже. Обычные, наподобие автомобильных, стоят дешевле, но требуют периодической проверки уровня и плотности электролита и долива воды. Нужно иметь в виду, что автомобильные аккумуляторы невыгодны для стационарного применения, так как предназначены для сложных условий эксплуатации (тряска, перегрев, перезаряд и недозаряд) и как следствие, служат сравнительно недолго. Лучше использовать специальные, уже собранные в банк аккумуляторы.

Системный монитор это модуль, который позволяет отслеживать такие параметры, как уровень заряда аккумуляторов, мощность, выдаваемую генератором и потребляемую приборами, общую энергию, выработанную ветровой турбиной и другие. Монитор выводит их на индикатор, либо цифровой в простых моделях, либо графический в более продвинутых и дорогих.

image013.png

Конечно, можно обойтись и без него, но все же иметь такой модуль желательно, хотя бы для того, чтобы внезапно погасший при полностью разряженных аккумуляторах свет не стал неожиданностью.

Предохранитель постоянного напряжения служит для защиты и периодического отключения банка аккумуляторов от инвертора. В качесте такого предохранителя можно использовать обычные автоматы, используемые для переменного напряжения, но не однополюсные, а трехполюсные, с последовательно включенными полюсами. Это нужно потому, что дуга, возникающая при отключении постоянного тока не затухает сама, как при переменном токе, поэтому автомат подвергается более длительному тепловому воздействию.

Инвертор преобразует низкое постоянное напряжение (12 или 24 Вольт) в более высокое переменное — 220 Вольт, от которого и работают все электроприборы. Разумеется, его мощность должна соответствовать максимально потребляемой. При покупке инвертора важно уточнить, какое напряжение он дает на выходе. Напряжение типа «меандр» (прямоугольное) выдают более дешевые инверторы, такое напряжение годится для большинства современной электроники: зарядных устройств для ноутбуков, компьютеров, телевизоров, холодильников, стиральных машин, энергосберегающих ламп и т. д.

Но если вы используете более старые приборы, с обмоточными трансформаторами, например советские телевизоры, холодильники, приборы с электродвигателями сетевого напряжения, такие как электродрели, станки с асинхронными двигателями, и тому подобные, прямоугольное напряжение может стать причиной их нестабильной работы, или даже повреждения. Чтобы избежать этого, придется приобрести более дорогой инвертор, выдающий напряжение близкое к «оригинальному» в форме синусоиды.

Предохранитель переменного напряжения. Это обычный автомат, который служит для защиты линии переменного напряжения от перегрузки и короткого замыкания. Его можно установить, например, в одном щитке с электросчетчиком, если вы используете и энергию электросети и ветровой генератор, либо предусмотреть отдельный щиток, в случае если ветровой генератор это единственный источник.

При монтаже всех перечисленных узлов и агрегатов нужно придерживаться тех же норм электробезопасности, что и при обычной разводке электропроводки. Нужно помнить о том, что линии низкого напряжения требуют намного большего сечения соединительных проводов, из-за повышенного падения напряжения.

Кроме того, если вы хотите полностью отказаться от сетевого электричества и обрести независимость, я бы рекомендовал, помимо ветрогенератора, установить обычный бензиновый или дизельный, киловатт на 5. Жизнь долгая, и скромных возможностей «ветряка» может и не хватить. Впрочем, если вы можете позволить себе ветряк на 10 кВт, будет достаточно его одного.

 

0




Обратная связь


Все это хорошо, но не на крыше же многоэтажки устанавливать)))

0

Поделиться этим комментарием


Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты


Ваш контент должен быть одобрен модератором перед публикацией

Гость
Вы комментируете как гость. Если у вас есть аккаунт, пожалуйста, войдите
Добавить комментарий...

×   Вы вставили контент с форматированием.   Восстановить форматирование

  Разрешено использовать не более 75 смайлов.

×   Ваша ссылка была автоматически встроена.   Отображать как обычную ссылку

×   Ваш предыдущий контент был восстановлен.   Очистить редактор


  • Google рекомендует


  • Категории

  • Похожие темы форумов

    • ChNV
    • Sercam
      Sercam
      Господа, помогите советом, никак не могу определиться. Вводная. Квартира трёшка, в которой коридор от входной двери с кухней до остальных комнат имеет длину 7,5 метров и ширину уже за вычетом стояших шкафов - 1 метр. В планах поставить арку и немного заузив края коридора (чисто на ширину наличника) отделить чать коридора на прихожую. Задача по освещению. В обоих концах коридора выключатели, которые включают потолочный свет, каждый в своей половине коридора. Это мне нравится, что не весь коридор сразу зажигается. Коридор длинный и хотелось бы реализовать одну из двух схем. Например на потолке добавляются ещё несколько "дежурных" светильников... 1) Проходные выключатели в концах коридоров, включающие этот "дежурный" свет. Получается будет выключатель основного света и рядом проходной с обеих сторон. 2) С одной стороны ставлю рядом с выключателем во второй подрозетник датчик света, который по идее будет пробивать весь коридор и при наличии движения зажигать "дежурный свет". Второй вариант мне нравится, но смущает что придётся отключать датчик днём, чтобы каждый раз при проходе по коридору не горел днём свет. В первом варианте минус в том для меня, что с одной стороны получится 2 выключателя (обычный + проходной), а вот с другой стороны у меня уже 3-ной блок (с выключателем коридора + ванна, санузел и вентиляторы в них). Добавлять 4-й - немного передалбливать стену и как искать в темноте проходной...вопрос. Может что то ещё посоветуете? Думаю людей гораздо опытней меня тут масса :-)
    • Miqueza
      Miqueza
      Этажный->Диф.->Квартирный щиток: И в нём как на схеме (сам рисовал), норм? *Какие УЗО нужно на стиралку+плиту и розетки?
      **Свет в ванне+туал. через трансформатор
    • Виктор3
      Виктор3
      Добрый день, у меня на днях был один случай связанный с восстановлением света. Мой друг обратился ко мне за помощью восстановить свет. Когда я пришёл к нему и осмотрел подъездный щиток, в нем не было видно дефектов - отключенные автоматы, слабые контакты, подгорелый провод. В квартире на входе домашних пакетников ток отсутствовал. Если можно пришлите мне пожалуйста инструкцию (способ) прозвонки в щитке разъяснением на эту тему. Мне знакома электрика только я очень давно ей не занимался.
    • JSmith
      JSmith
      Добрый день. Помогите, пожалуйста, чайнику советом. В совмещенном санузле установлен вентилятор Soler&Palau Silent-100 CHZ Design. По инструкции для функционирования в автоматическом режиме (по гигростату) с возможностью ручного включения он должен подключаться трехжильным кабелем (схема сверху). В наличии поблизости только двухжильный кабель от автомата освещения (идущий через отдельный выключатель) и двужильный кабель от автомата из группы УЗО (от стиральной машины). Сейчас вентилятор подключен как на рисунке 1 снизу слева (L разрывная от освещения, N от освещения, Ls постоянная от УЗО) и автоматика не работает (только ручное включение). Пытался подключить по-другому, как на рисунке 2 снизу справа: L постоянная от УЗО, N от освещения, Ls разрывная от освещения - тут же выбивает УЗО. Сам аппарат рабочий, проверен в сервисном центре, при правильном подключении работает как положено. Можно ли решить проблему и как-либо имитировать подключение по инструкции исходя из имеющейся проводки без долбежки стен? Спасибо.
  • Google рекомендует