Вітряні електростанції для будинку: види, переваги та недоліки

Висока вартість комунальних послуг, в сукупності з постійним зростанням тарифів, призводить до того, що споживачі намагаються якось викручуватися, прагнучи знизити витрати. Справа доходить навіть до використання альтернативних джерел електроенергії. Такими джерелами є вітряні електростанції для будинку – агрегати, які використовують для вироблення електрики енергію вітру. У цьому огляді ми обговоримо основні особливості вітроелектростанцій і розповімо про їх експлуатації.

Брак енергоресурсів і комунальні послуги

Вітряні електростанції – це далеко не нове слово в області електротехніки. Ці громіздкі, але не дуже складні агрегати активно використовуються для вироблення електроенергії в багатьох країнах світу. В Україні вони застосовуються тільки в приватному порядку, хоча інтерес до цих екологічно чистим апаратів постійно зростає. Основна причина – нещадний зростання тарифів на комунальні послуги.

І дійсно, ціни на електроенергію постійно зростають, а постачальники вводять якісь божевільні нормативи, метою яких є стягнення якомога більшої щомісячної плати зі споживачів. Не дивно, що люди прагнуть знайти якийсь розумний вихід із ситуації. Таких виходів кілька:

  • Відмовитися від споживання електроенергії – цікавий підхід, але ми ж з вами не печерні люди. Тому даний варіант буде цікавий вкрай обмеженому колу осіб;
  • Почати обманювати лічильники – це незаконно, та ще й загрожує великим штрафом, якого б вистачило на кілька мегават електрики;
  • Скористатися альтернативними джерелами електрики – це сонячні і вітряні електростанції.

Сонячні електростанції вимагають великої кількості сонячних батарей і наявності великої кількості сонячних днів на рік для місцевості, в якій буде проводитися їх експлуатація. Що стосується вітряних електростанцій, то вони використовують енергію вітру – вони працюють майже в будь-яку погоду.

Вітрові електростанції для будинку набувають все більшого поширення, незважаючи на свою дорожнечу. Їх вибирають ті, хто втомився «годувати» держава щомісячними платежами. Також вони затребувані при електрифікації заміського житла – іноді простіше купити ВЕС (вітряну електростанцію), ніж оплатити гігантський рахунок за підключення до електричних мереж.

Вартість підключення заміських будинків, віддалених від населених пунктів, є зашкалює, що змушує людей використовувати дизельні та бензинові генератори, а також сонячні і вітряні електростанції.

Виробництво і використання промислової вітряної електростанції вимагає величезних витрат, однак, такі вкладення легко окупаються в майбутньому, оскільки з їх допомогою постачальники енергії можуть робити гроші по суті “з повітря”.

Про вітряних електростанціях замислюються і постачальники електроенергії. Атомні станції дуже небезпечні, гідроелектростанції наносять шкоду руслах річок і навколишнього біосфері, вугільні станції вивергають в повітря тонни вуглекислого газу та інших продуктів згоряння. Крім того, вугілля в землі все менше і менше – вугілля і газ є невідновлюваних природними ресурсами.

Електроенергія від вітряних електростанцій

Вітряний генератор електрики не потребує вугіллі, нафті, мазуті, солярці, дровах або ядерному паливі – він працює виключно за рахунок енергії вітру. Для цього вітряки встановлюються в місцевості, де практично безперервно переміщаються гігантські кількості повітряних мас, викликаючи потужні вітри, що обертають лопаті. Їх основою є продуктивні генератори, що виробляють електроенергію. Одержуване електрику стабілізується, після чого відразу ж прямує до споживачів або накопичується в акумуляторах.

Вітряні електростанції вимагають для своєї роботи потужних повітряних потоків. Ці потоки уловлюються за допомогою лопатей тієї чи іншої конструкції. Відповідно, в місцевості, де стоїть вітряк, повинні дути сильні вітри. Причому повинні дути регулярно, впродовж довгого часу. При цьому навколо повинна розташовуватися відкрита місцевість, що не знижує енергію дують вітрів.

Саме цей фактор і накладає обмеження на використання вітряних електростанцій – місць, де постійно дмуть вітри, в Україні не так вже й багато. Як показують спостереження метеорологів, то цим місця розташовуються в східній частині нашої країни – це Далекий Схід, Чукотка. До речі, саме Чукотка б’є всі рекорди по вітряну погоду. Причому місцеве населення на них особливо не реагує – звикли.

Принцип дії вітряних електростанцій

Давайте розглянемо, як працює вітряна електростанція. Ми вже говорили, що її основою є генератор. Він виробляє електроенергію, яка надходить на допоміжне обладнання. Тут вона запасається в акумуляторах. Постійний струм за допомогою інверторних перетворювачів перетворюється в змінний, після чого надходить до споживачів. Додаткове обладнання тут вкрай необхідно, тому що вітер дме поривами, що позначається на швидкості обертання валу генератора.

види вітрогенераторів

Сам генератор приводиться в обертання за допомогою лопат. За рахунок цих лопатей вітрові електростанції поділяються на дві великі категорії:

  • C горизонтальною віссю – генератор тут розташовується горизонтально, а лопаті спрямовані по основному напрямку вітру. Для того щоб отримати від вітру максимум енергії, вітряки забезпечуються кілем, який змушує генератор з лопатями повертатися у напрямку найпотужнішого потоку;
  • З вертикальною віссю – таким вітряних електростанцій абсолютно все одно, в який бік дме вітер.

Існує безліч дизайнів вітряків самої вигадливої ​​форми. Це обумовлено в першу чергу великою кількістю зовнішніх факторів, значно впливає на ККД всієї системи.

Вітрові генератори з горизонтальною віссю підходять для використання там, де вітер дме переважно в одну сторону. Вони відрізняються своєю дешевизною, простотою конструкції і підвищеною потужністю. Що стосується моделей з вертикальною віссю, то вони можуть працювати в найскладніших умовах, наприклад, при постійно змінюється напрямку вітру. Коштують вони дорожче, але ККД у них менше, ніж у горизонтальних моделей.

Підбираючи вітряк для приватного будинку, необхідно орієнтуватися на місцеву розу вітрів. Якщо спостереження показують наявність вітрових потоків, що постійно дмуть в одному і тому ж напрямку, доцільно придбати вітряну електростанцію з горизонтальною віссю. Якщо вітер кожен день дме в різних напрямках, слід витратитися й придбати вертикальний вітряк.

Достоїнства і недоліки

Для початку розглянемо переваги вітряних електростанцій:

  • Дармова електроенергія практичних з нізвідки – вітер дме абсолютно безкоштовно, він є поновлюваним ресурсом, якщо його взагалі можна назвати ресурсом;
  • Можливість здобути незалежність від місцевих постачальників електрики – відмінний спосіб заощадити на комунальних платежах;
  • Екологічна чистота – вітряні електростанції не шкодять навколишньому середовищу;
  • Можливість повністю забезпечити будинок електроенергією – для цього досить купити потужний вітряк і встановити його у відповідній місцевості.

Є й недоліки:

  • Висока вартість електрогенератора – вартість моделі з генератором на 3 кВт і напругою 48 Вольт складе близько 190-200 тис. Гривень. За ці гроші споживачі отримають трилопатевий вітряк з контролером. У продажу присутні і більш дешеві зразки, але вони відрізняються зниженою надійністю, не найбільш пристойними характеристиками або бідної комплектацією;
  • Великий термін окупності – може пройти до 10-15 років, перш ніж вітряна електростанція почне працювати в плюс. Але якщо постачальники електроенергії «заламують» більше, ніж коштує сама станція, то вона виправдає себе вже в перший день роботи;
  • Шум – його інтенсивність зростає прямо пропорційно швидкості обертання осі генератора;
  • Залежність від швидкості вітру – це вимагає додаткового обладнання, що відповідає за стабілізацію напруги і накопичення електричної енергії.

Додатково обладнання хорошої якості, необхідне для роботи всієї системи, за вартістю цілком може зрівнятися з самим вітряком.

Перші два мінуси є досить серйозними, адже до витрат на придбання вітряної електростанції необхідно додати витрати на покупку додаткового обладнання – це акумулятори та інвертори, допоміжні джерела живлення.

Де вигідно ставити вітряки

Вітрогенератори для дому затребувані в місцевостях, де постійно дмуть вітри. Тобто, якщо в місці, де стоїть ваш будинок, постійно вітряна погода, ви можете задуматися над придбанням вітряка. Якщо вітру мало, слід придивитися до сонячних батарей нового покоління, які можуть виробляти велику кількість електроенергії.

Вітряні електростанції вигідно ставити в східних районах України, для яких характерна велика кількість вітрів. При цьому поряд з вишкою станції не повинно бути будівель і елементів ландшафту, що перекривають повітряні потоки – це можуть бути пагорби, багатоповерхові будівлі, кромки лісів, скелі, інші перешкоди. Оптимальна висота розташування лопатей варіюється в районі 10-15 метрів. Можна і вище, але тоді під загрозою опиниться цілісність вітряка – він може зруйнуватися через занадто сильного вітру.

Також необхідно розуміти, що чим вище вітряна електростанція, тим більше навантаження вона створює на грунт.

Навіть якщо є всі умови для установки вітряної електростанції, слід задуматися над додатковими джерелами електроенергії. Наприклад, поряд з вітряком можна поставити невелику сонячну панель, яка буде давати електрику в безвітряні дні. Нерідко для цих цілей використовуються допоміжні бензинові, дизельні або газові генератори, які можуть працювати в будь-яку погоду і в будь-який час дня і ночі.

Як вибрати вітряну електростанцію

Головним параметром вітряної електростанції є її потужність. Необхідно пам’ятати, що свого пікового значення вона досягає тільки при максимальній швидкості обертання. А для того щоб домогтися максимальної швидкості, необхідно забезпечити відповідну висоту установки вітряка і вибрати модель з оптимальною кількістю лопатей. У більшості випадків споживачі зупиняються на трилопатевих моделях. Якщо вибрати модель потужністю 3 кВт, то цього цілком вистачить для більшості потреб.

Для сім’ї з чотирьох осіб місячне споживання електроенергії становить близько 350-400 кВт – орієнтуйтеся на цю цифру і на споживання побутових електроприладів.

Крім вітряків, радимо вам також придивитися і до сонячних батарей. Залежно від кліматичних і географічних умов такий вид отримання енергії може виявитися навіть більш вигідним.

Якщо енергія від вітряної електростанції буде витрачатися не тільки на освітлення і роботу малопотужної побутової техніки, буде потрібно більш потужна модель. Це актуально при використанні мікрохвильових печей, безлічі морозильних камер, електропечей та інших електроприладів. Втім, для приготування їжі краще задіяти газове обладнання, яке працює на зрідженому газі.

Поговоримо про виробників – найбільшим попитом користуються вітрогенератори з Європи, зокрема – з Німеччини та Австрії. Відгуки власників кажуть, що саме тут виготовляються самі надійні і довговічні агрегати, здатні прослужити до 30-40 років. Затребувані і вітряки російського виробництва – вони відрізняються ціновою доступністю. Що стосується китайської продукції, то вона не тільки дешева, але і не найнадійніша.

Допоміжне обладнання

Повний комплект необхідного обладнання для отримання електроенергії з енергії вітру включає в себе наступні найменування:

  • Генератор для вітрогенератора – він поставляється в комплекті, але може купуватися окремо (наприклад, на заміну вийшов з ладу вузла або для побудови саморобного агрегату);
  • Контролер – забезпечує стабілізацію вихідної напруги;
  • Акумулятори та контролери заряду – забезпечують накопичення електроенергії;
  • Інвертори – необхідні для перетворення постійного струму в змінний (вітряні електростанції видають постійний струм низької вольтажа, що вимагає застосування інверторних перетворювачів для живлення побутової техніки).

Також для домашньої вітряної електростанції знадобляться допоміжні джерела електроенергії, необхідні в періоди відсутності вітру.

Так, вітрогенератори для будинку вражають своєю надзвичайною вартістю – один тільки вітряк з потужним генератором обійдеться в ціле стан, не кажучи вже про допоміжних вузлах. Тому багато людей замислюються про самостійній збірці даного обладнання. Для цього необхідно придбати відповідний електрогенератор, зібрати систему лопатей і розмістити все це господарство на стійкій щоглі. Такий підхід дозволить заощадити кругленьку суму, яку можна витратити на придбання контролера, інвертора і акумуляторів.

Ссылка на основную публикацию